Краткая история космических микропроцессоров, часть вторая

    Это вторая часть статьи про историю микропроцессоров для космического применения. Первая часть – вот здесь. В ней на примерах американских и европейских микросхем мы посмотрели на историю развития радстойких чипов от первых однокристалльных процессоров до конца двухтысячных, когда проектные нормы космических разработок плотную подобрались к рубежу 100 нм.

    Следующий большой шаг в обеспечении радиационной стойкости наступил с переходом на суб-100 нм, где практически каждое следующее поколение технологии приносит новые вопросы: меняются материалы, меняются требования к топологии, растет статическая мощность (утечки безо всякой радиации, которые под дозой становятся еще хуже), продолжает расти значимость одиночных эффектов, которые превращаются во множественные. Эти задачи потребовали разработки новых подходов и, что удивительно, частичного возврата к старым, потому что часть вещей, отлично себя зарекомендовавших на нормах 1-0.18 мкм, на более тонких нормах не работает. Например, в таких технологиях для повышения выхода годных запрещено делать любимые дизайнерами радстойких чипов кольцевые транзисторы. О том, как дизайнеры справляются с новыми вызовами, я расскажу на примере России – и заодно сравню достижения наших соотечественников с успехами иностранных коллег и покажу, чего стоит ожидать в обозримом будущем.

    Современность – на примере России


    Я выбрал Россию для иллюстрации современного этапа не потому, что российские разработки чем-то выделяются на мировом уровне, а потому, что про что-то более старое писать бессмысленно. В СССР было много крутых микросхем, но вся информация об изделиях двойного назначения была засекречена, и сейчас без формы допуска можно найти только байки вида «после аварии в Чернобыле к разработчикам роботов для разбора завалов приехал лично Горбачев на чорном вертолете и привез радстойкий микропроцессор ВМ6» (на самом деле ключевые слова «сохраняет работоспособность в широком диапазоне воздействия механических, климатических и других факторов» содержатся в описании не «ххххВМ6», а 1806ВМ2). Бывают случайные мелочи: в комплекте 1839 серии, по имеющимся интервью разработчиков создававшейся для промышленных нужд, есть чип Н1839ВЖ2 – элемент голосования. В обычных компьютерах мажоритарный элемент ни для чего не нужен, но если немного погуглить, можно выяснить, что 1839 серия стоит в бортовых компьютерах спутников «ГЛОНАСС-М». Жаль только, что такое количество данных не позволяет ничего написать. Кроме того, к моменту появления радстойких микропроцессоров СССР уже плотно встал на путь копирования западных разработок, так что особенных инноваций ожидать все равно не приходится.

    Девяностые в микроэлектронике прошли под знаком выживания и выжимания последних соков из советского наследия. Условный перелом наступил в 2003 году, который выдался богатым на события: в НИИСИ РАН была запущена собственная фабрика с проектными нормами 500 нм, на “Ангстреме” пошли в серию первые процессоры семейства “Мультикор”, была основана компания “Цифровые решения”, в бывшем до того дистрибьютором “Миландре” открыли дизайн-центр. Дальше случилась Федеральная целевая программа «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы, не достигшая заявленных целей (45 нм к 2015 году, объем продаж 300 миллиардов рублей и т.д. и т.п.), но все же сумевшая серьезно помочь российской микроэлектронике. Прямо сейчас в России приблизительно 150-200 дизайн-центров, занимающихся разработкой интегральных микросхем, от гигантов типа “Микрона” до команд из пяти-шести человек, занимающихся нишевыми вещами. Подавляющее большинство этих команд так или иначе работает с госзаказом и создает продукты двойного назначения. При этом десятилетие между 2003 и 2014 годами прошло не только в разработке новых российских микросхем и попытках преодоления уже катастрофического разрыва с зарубежными производителями; более сложной задачей, чем создать новые микросхемы, стала задача убедить производителей систем начать их применение. Системщики же после исчерпания советского задела в большинстве плотно пересели на импортные компоненты, которые были лучше сделаны, лучше документированы, более надежны, более доступны – в общем, действительно не было причин поступать иначе. Дальше – заколдованный круг из обратной совместимости и переиспользования имеющегося задела, благодаря которому подтянувшиеся отечественные разработки все равно продолжили оставаться за бортом. Справедливости ради, среди производителей бортовой радиоаппаратуры были и есть компании, принципиально и последовательно сотрудничающие с отечественными разработчиками электронных компонентов, но в целом ситуация в отрасли выглядела примерно так:

    Цитата из интервью Николая Тестоедова, директора крупнейшего российского производителя космических аппаратов ИСС имени Решетнева:
    – На военных спутниках связи «Благовест» большая доля зарубежных составляющих?
    – Там соотношение тоже было не очень удачное, потому что до 2014 года, когда еще не было ни рисков, ни ограничений, мы закупили большое количество иностранных комплектующих. Сроки создания спутников для Минобороны были важнее.
    Кажется, я чего-то не понимаю в определении слова «риск». Зато раз в военных аппаратах можно применять импортные комплектующие, мы можем предположить, что «закладки» в микросхемах или не существуют, или отваливаются во время запуска из-за перегрузок.

    Резкая перемена наступила в 2014 году, когда из-за санкций хорошие импортные микросхемы двойного назначения совершенно неожиданно стали недоступны. Тут, казалось бы, был отличный момент, чтобы собраться и перейти на отечественные разработки, но вместо этого российская микроэлектроника вновь встала на скользкие рельсы копирования или, как теперь говорят, импортозамещения. Впрочем, я слишком увлекся лирикой, поэтому давайте добавим ее еще и перед тем, как посмотреть на суб-100 нм проектные нормы, коротко посмотрим на состояние дел в российских космических микропроцессорах и микроконтроллерах по итогам десяти лет развития и пяти лет импортозамещения.

    Зоопарк


    Пока в США наблюдается де-факто монополия Power, а в Европе – SPARC, в России расцвели все цветы на всех архитектурах.

    • ARM: три модели радстойких микроконтроллеров на базе ядер Cortex-M0 и Cortex-M4F производит «Миландр», ещё один Cortex-M0 – альянс «Ангстрема» и «Цифровых решений», и ещё три Cortex-M4F – НИИИС.
    • MIPS: «MIPS-совместимые» ядра RISCore32 управляют четырьмя гетерогенными радстойкими процессорами «Мультиборт» разработки НПЦ «Элвис»; «MIPS-подобные» ядра КОМДИВ стоят в разработках НИИСИ, НИИИС и НИИМА «Прогресс».
    • SPARC: головной исполнитель ОКР по разработке российского LEON4 (1906МВ016) – воронежский НИИЭТ. Интересно, что Московский центр SPARC-технологий (МЦСТ) ни при чем. Видимо, имеющийся у воронежцев опыт проектирования радстойких чипов оказался важнее.
    • AMCS-96: вообще MCS-96 – это 16-битная архитектура, но сумрачные воронежские гении из НИИЭТ сделали для нее 32-битное расширение и собрали на нем радстойкий микроконтроллер.
    • PowerPC (почти есть): существует чип от НТЦ “Модуль”, у которого не заявлена радстойкость, но который предназначен для “бортовой аппаратуры”. Видимо, для авионики.

    Кроме этого, есть несколько 8- и 16-битных микроконтроллеров, некоторый выбор DSP/VLIW (своих и чьих-то «аналогов»), и далее практически все что угодно: память, БМК, FPGA, FPAA, АЦП, ЦАП, СВЧ, дискретные приборы. Какие-то микросхемы космического применения есть практически на любой вкус – но дело в том, что нужны не какие-то, а конкурентоспособные, хорошо документированные и хорошо поддерживаемые, а со вторым и третьим пунктами у российских производителей все традиционно было (да и есть, чего уж там) плохо.


    Рисунок 11. Ещё ремарка к вопросу о разнообразии отечественных микропроцессоров: вот так обычно выглядит “импортозамещенный” процессорный модуль. Флагом “у нас отечественный процессор” помахали, а дальше продолжаем в обычном режиме. Это же фото в принципе можно использовать как иллюстрацию масштабов того, сколько всего необходимо импортозамещать.

    Отступление про цифры
    Проектные нормы – отличная маркетинговая цифра, имеющая не так много отношения к реальным размерам транзисторов и действительно важная для ограниченного ряда применений, к которым относятся обработка данных, хранение больших объемов и FPGA, где очень много металла и транзисторов уходит на соединение вычислительных блоков. Во всех остальных приложениях проектные нормы не так критичны: современные коммерческие микроконтроллеры производятся по нормам 180-90 нм, а силовые микросхемы – 180-600 нм, а то и больше. Выбор технологии зависит от многих факторов, в первую очередь от задач, которые необходимо решить. Космических микросхем это тоже касается, и, несмотря на все растущие объемы обработки информации на борту, значительная часть микросхем на борту занята совсем другими вещами – управлением актуаторами, телеметрией, преобразованием энергии, радиосвязью – и потому не требует самых новых проектных норм.

    Если производить чипы за рубежом, то прямо сейчас для продукции, про которую вы не заявляете, что она двойного назначения нет ни рисков, ни ограничений, и можно запускаться на чем угодно. Для производства в России сейчас доступны технологии с проектными нормами до 90 нм, однако «рабочие лошадки» для радстойких чипов большинства российских разработчиков – 180 нм объемная технология «Микрона» и их же 240 нм КНИ-процесс. У фабрик, впрочем, тоже полно проблем с санциями из-за импортных расходных материалов и оборудования, но это отдельная длинная и печальная история.


    Рисунок 12. Сравнение мест возникновения токов утечки в объемном и КНИ МОП транзисторах. Утечки – основная причина параметрических отказов, вызванных полной дозой излучения. Рисунок наглядно показывает, что КНИ не решает всех проблем с радиационной стойкостью, но принципиальное отсутствие тиристорного эффекта из-за полной изолированности каждого транзистора здорово облегчает разработчикам жизнь, за что многие из них очень любят КНИ.

    Так как радиационной стойкостью в России кто только не занимается, упомянуть всех будет решительно невозможно (да и информацию о разработках не раздают на каждом углу), я коротко расскажу о трех компаниях, которые занимаются космическими микросхемами не от случая к случаю, а системно – и, разумеется, занимаются микропроцессорами и микроконтроллерами. Эти компании – «Элвис», «Миландр» и НИИСИ. Я был бы еще рад подробно рассказать про разработки НИИЭТ, но про приемы их защиты от радиации оказалось сложно найти что-то более конкретное, чем общие слова вида «специальные конструктивные и схемотехнические решения, реализованные в микроконтроллере, обеспечивают его устойчивую работу при уровне накопленной дозы не менее 250 Крад и линейной потери энергии (ТЗЧ) до 60 МэВ ∙ см2/мг». Исключение – их LEON, но там все то же самое, что в любом другом LEON-FT – троированные триггеры и помехоустойчивое кодирование в памяти.

    АО НПЦ “Элвис”


    Компания «Элвис» с начала двухтысячных развивает платформу «Мультикор», представляющую собой комбинацию на одном кристалле управляющего RISC-ядра и DSP. Системную работу с обеспечением радиационной стойкости они начали примерно тогда же, совместно с кафедрой электроники МИФИ, сначала на зарубежных технологиях; после появления на «Микроне» собственной 180 нм технологии «Элвис» стали одними из первых внешних клиентов, разработав радстойкую библиотеку логических вентилей и набор IP-блоков для создания систем на кристалле. В описаниях большинства микросхем платформы “Мультиборт" (радстойкая версия “Мультикора”) красуется надпись “микросхема разработана и произведена на территории РФ”. Набор чипов предназначен для построения бортовых сетей передачи данных по стандартам SpaceWire и SpaceFibre и включает процессоры, DSP, память, PLL и коммутаторы.

    «Элвис» с самого начала активно участвует в создании и развитии европейского стандарта передачи данных на борту КА SpaceWire (американцы используют свой стандарт – RapidIO), принимая участие в совещаниях международной рабочей группы и являясь главным драйвером внедрения ещё более быстрого стандарта SpaceFibre.


    Рисунок 13. Структурная схема процессора 1892ВМ206. Частота работы RISC-ядра – 120 МГц, DSP-ядер – 140 МГц, четыре порта SpaceWire по 300 Мбит/с, два порта SpaceFibre 1.25 Гбит/с и дальше разное полезное по мелочи.

    Исполнение на собственной радстойкой библиотеке во всех микросхемах заявлено как основной способ достижения радиационной стойкости. Подробностей о каких-то архитектурных приемах в описаниях на официальном сайте мало, и поиск по публикациям не сделал картину яснее, потому что публикуется “Элвис” мало и в основном на другие темы. Для всех процессоров заявлено кодирование по Хэммингу всей памяти, и в одном из чипов – тройное резервирование регистрового файла и дерева тактовых сигналов. Отнесясь к полноте этой информации со здоровым скепсисом, допустим, что архитектурная защита в “Мультибортах” несколько менее развита, чем в LEON-FT.

    АО ПКК “Миландр”


    Другой производитель, много занимающийся радстойкими микросхемами – это “Миландр”. Большинство их радстойких чипов так или иначе предназначено для систем бортовой телеметрии – это чипы обработки сигналов с датчиков, аналоговые и цифровые коммутаторы, АЦП, память и, конечно, предмет нашего интереса – три микроконтроллера. Точнее, не три, а два с половиной, потому что 1986ВЕ8Т и 1986ВЕ81Т оба имеют на борту ядра ARM Cortex-M4F, идентичные наборы периферии и различаются только типом памяти программ – ПЗУ в первом случае и SRAM во втором. Предположим, что вариант со SRAM на самом деле нужен для отладки варианта с ПЗУ. 1923ВК014 снабжен более скромным ядром ARM Cortex-M0 и является частью набора микросхем для организации многоканальной системы датчиков, и этот чип – не микроконтроллер в привычном понимании, а специализированный контроллер, заточенный под конкретное применение.

    В спецификации на 1986ВЕ8Т и 1986ВЕ81Т (она у них общая) можно найти описание “контроллера обработки событий отказов, сбоев и ошибок”, включающего в себя в том числе функциональность парирования одиночных сбоев, подобную той, которая выше описана на примере процессора ERC32, а также подробное описание функционирования помехоустойчивого кодирования (SECDED код Хэмминга) в разных типах памяти. Никакой открытой информации про, например, тройное резервирование триггеров или дерева тактовых сигналов мне найти не удалось, так что давайте будем считать, что с точки зрения архитектурной сбоеустойчивости 1986ВЕ8Т находится между ERC32 и LEON-FT.


    Рисунок 14. Разрез SOI BCD с высоковольтным LDMOS транзистором в изолированном кармане

    Технологическая основа для большинства радстойких чипов “Миландра” – библиотеки и набор IP собственной разработки на 180 нм BCD SOI техпроцессе немецкой фабрики XFAB. Эта технология, в отличие от обычной КНИ, имеет толстый приборный слой кремний (порядка микрона) и в большинстве случаев ведет себя, как обычная объемная технология. Наличие скрытого оксида позволяет организовать диэлектрическую изоляцию элементов друг от друга и таким образом гарантировать отсутствие тиристорного эффекта, а то, что он находится на большой глубине, позволяет не беспокоиться по поводу утечек на границе кремния и скрытого диэлектрика, уменьшающих дозовую стойкость обычной КНИ технологии.


    Рисунок 15. Сравнение двух радстойких элементов ИЛИ.

    На рисунке показаны два одинаковых логических элемента (двухвходовое ИЛИ) из миландровских библиотек, выполненных с применением разных способов повышения радиационной стойкости. Слева можно видеть кольцевые n-канальные транзисторы, полностью нейтрализующие внутритранзисторную утечку. Однако часто такая радикальная мера избыточна, так как для умеренных доз радиации вполне хватает обычных линейных транзисторов (иногда с небольшими изменениями), и за счёт их применения можно добиться достаточной стойкости при меньшей площади и энергопотреблении – что наглядно и показано на рисунке.

    Важная особенность выбранной «Миландром» технологии – наличие в ней транзисторов и других элементов, рассчитанных на работу с высокими напряжениями – до 200 В. Интеграция цифровой логики и силовых приборов на одном кристалле позволяет создавать высокоэффективные DC/DC преобразователи, драйверы ключей, микроконтроллеры с интегрированными драйверами и много других востребованных вещей. Прямо сейчас эти возможности не используются, но когда начнут, «Миландр» получит серьезные конкурентные преимущества над другими разработчиками, потому что прямых аналогов этой технологии в России нет; или 180 нм на напряжения 3.3 В, или высокие напряжения на проектных нормах 1-3 мкм. Работы на тему высоковольтных LDMOS (и даже их радстойкости) публикует последние пару лет НИИСИ, но пока что это только научные публикации, и о серийном производстве речи нет. Ещё весной была новость о том, что проектные нормы 500 нм «для микросхем источников вторичного питания» освоили на Брянском «Кремнии-Л», но никаких подробностей не последовало.


    Рисунок 16. Дорожная карта развития радстойких разработок “Миландра” на технологии BCD SOI 180 нм. И да, вы правильно видите в правом нижнем углу слово “ПЛИС”, она у них уже есть и работает.

    ФГУ ФНЦ НИИ Системных Исследований РАН


    НИИСИ системно исследует вычислительную технику, в том числе и радстойкие микропроцессоры космического применения. Системные исследования, как и положено академическому институту, подразумевают KPI по количеству публикаций, поэтому следить за прогрессом института намного проще, чем за коммерческими компаниями. Нас с вами интересует «космическая» часть линейки «КОМДИВ» (есть ещё «высокопроизводительная» часть).

    Архитектура КОМДИВ – это творческая переработка MIPS32, лицензированного НИИСИ в начале девяностых. Изначально институт работал с зарубежными фабриками, а после появления собственного производства начал работать на два фронта, переведя большую часть радстойкой линейки домой. Фабрика НИИСИ расположена в Москве, в Курчатовском институте; она была запущена в 2003 году и представляет собой мелкосерийное опытное производство, размещенное в герметичных кластерах на очень скромной площади. Фактически, усилиями академиков Бетелина, Валиева и Велихова была реализована модная сегодня концепция Minimal Fab, только нормально работающая и на пятнадцать лет раньше японцев (а первым её придумал в Минске В.А. Лабунов в 1983 году). Изначально фабрика работала с проектными нормами 500 нм, позже были освоены нормы 350 и 250 нм, а также технология «кремний на изоляторе», которая и стала основой радстойкой линейки НИИСИ.

    Два главных достоинства процессора 1890ВМ1Т (объемная 500 нм технология, 50 МГц) – он работает и он отечественный. Но российские микросхемы настолько суровы, что для низкой орбиты (а именно для бортовых вычислителей новых «цифровых» космических кораблей «Союз-ТМА» и «Прогресс-М») этого хватает, несмотря на полное отсутствие какой-то специальной защиты от радиации. Для нормальной работы 1890ВМ1Т необходим чип-компаньон, отвечающий за работу с внешними интерфейсами (подобно тому, как на трех чипах был сделан ERC32). Для более серьезных условий были разработаны аналоги (серии 5890, 1900 и 1907) на технологии КНИ, позволяющей избавиться от тиристорного эффекта. При этом в чипах 1907 серии интерфейсный контроллер уже находится на том же чипе, что и сам процессор.

    Как я уже говорил чуть выше, один из плюсов изучения продукции НИИСИ – обилие публикаций. Для примера возьмём две статьи, вышедшие в IEEE Transactions on Nuclear Science в 2011 и 2013 годах. Первая – M.S. Gorbunov et.al., «Analysis of SOI CMOS Microprocessor's SEE Sensitivity: Correlation of the Results Obtained by Different Test Methods». В ней описан процессор на КНИ технологии 500 нм с тактовой частотой 33 МГц. Из заявленных архитектурных мер повышения сбоеустойчивости только контроль четности в кэш-памяти, где ошибка вызывает такое же прерывание, как и кэш-промах. Кроме этого, применена специальная топология транзисторов, подавляющая паразитный биполярный эффект и за счет этого увеличивающая порог сбоев (и заодно, по несвязанным причинам, повышающая стойкость к полной дозе излучения). Относительно несложно, но если главная цель – отказоустойчивость, то это ровно то, что нужно. А дальше, когда проблема отказов решена, можно начинать думать о сбоеустойчивости.

    Вторая статья – P.N. Osipenko et.al., «Fault-Tolerant SOI Microprocessor for Space Applications». Здесь мы видим уже 350 нм вместо 500, и 50-66 Мгц вместо 33 (производительность 8.9 MFLOPS на 50 МГц). Это все еще не 150 МГц, как у полетевшего примерно тогда же в космос американского RAD750, но прогресс налицо. Еще интереснее – подробно описанная внутренняя структура чипа. Все ядро троировано – не триггеры, как в LEON-FT, а вся комбинационная логика. Это, разумеется, увеличивает в три раза площадь и потребление (1.8 Вт на 66 МГц), но помогает от сбоев не только в запоминающих элементах, но и в комбинационных тоже. Их намного меньше, чем в памяти, потому что они должны совпасть по времени с фронтом тактового сигнала, чтобы повлиять на что-то (и есть еще эффект маскирования, когда сбой не проходит через логику, но это частности), но если вы уже начали делать все как следует, то избавляться надо и от них.


    Рисунок 17. Структурная схема процессора K32TMR.

    Ядро разбито на несколько некрупных составных частей, на интерфейсах которых проводится голосование (итоги которого логируются). При необходимости, “блоки обеспечения надежности” вызывают прерывания, корректирующие ошибки, требующие внешнего вмешательства (например, повторной загрузки операндов в АЛУ). Сами эти блоки выполнены на транзисторах большего размера, чтобы повысить их помехоустойчивость (в том числе и к помехам, вызванным одиночными частицами). Так как троировать триггеры в уже троированной логике совершенно точно излишне, они стоят по одному, но содержат внутреннюю избыточность по образцу ячейки памяти DICE. Она же взята за основу всех регистровых файлов и кэшей процессора. Регфайлы дополнительно побайтно защищены кодом Хэмминга, кэши – контролем четности. Кроме этого, соседние биты кэшей физически разнесены в пространстве, чтобы минимизировать вероятность двух ошибок в одном байте, а неиспользуемая кэш-память постоянно читается в фоновом режиме, чтобы предотвратить накопление ошибок.

    Как видите, в этом процессоре собрано все самое лучшее сразу – на всех уровнях, от библиотечных элементов до архитектуры. Такой подход позволяет добиться действительно выдающихся результатов – сечение насыщения сбоев на порядок ниже, чем у предшественника. На порядок ниже, но за счёт колоссального усложнения чипа. Невольно задаешься вопросом – а точно ли нужно делать все настолько хардкорно? Для многих миссий, особенно не связанных с жизнью людей или критичными к скорости вычислениями (типа посадки на Луну) можно и нужно использовать более простые решения, позволяющие взамен сделать чип быстрее и энергоэффективнее. Для нетроированного чипа 1907ВМ01А4 на проектных нормах 0.25 мкм и потреблении 5 Вт заявлена производительность CPU 89 MIPS (на 100 МГц) и FPU 20 MFLOPS, для троированного 1907ВМ044 на 66 МГц и 9 Вт – 49 MIPS и 14 MFLOPS соответственно. В итоге, судя по большой диаграмме и описаниям с официального сайта, НИИСИ продолжает развивать и троированные ядра, и обычные.


    Рисунок 18. Диаграмма о разработке микросхем с официального сайта НИИСИ (выделения мои). В красных овалах – чипы с троированным ядром. Все, что сделано по КНИ технологии – радстойкое.

    Из диаграммы видно, что НИИСИ сначала улучшали технологию, а потом на лучших доступных нормах по КНИ развернулись как следует. Самая интересная для нас часть таблицы – верхний левый угол, обещающий развитие троированного радстойкого микропроцессора на технологии 65 нм. Никакой конкретной информации об этом процессоре в интернете, конечно же, нет, но нам на помощь снова приходят публикации, позволяющие посмотреть на исследования радстойкости по 65 нм – а первые статьи по этому поводу датированы аж 2012 годом.

    А теперь наконец-то суб-100



    Рисунок 19. Множественные сбои в памяти на примере 65 нм тестового кристалла.

    На рисунке показаны результаты попадания одной заряженной частицы разного типа (почти все благородные газы отметились) в массив памяти, выполненный по технологии 65 нм. Слева – обычная память, справа – специально спроектированная радстойкая. Десять сбоев от одного попадания! Не два, не три – десять. Этот эффект вызван тем, что размеры элементов микросхемы постоянно уменьшаются, а вот размер области, из которой собирается избыточный заряд при попадании заряженной частицы остается таким же (около 2-2.5 мкм) – потому что этот размер зависит от диффузии заряда по кристаллу. И вот технология дошла до состояния, когда ячейка памяти стала достаточно маленькой, чтобы любое попадание накрывало сразу много ячеек. То, что это именно диффузия, видно из специфической формы пораженных областей – ровно два столбца, а дальше вправо и влево распространения нет. Отдельно обратите внимание на самый правый столбец – это сбои от протонов, составляющих основную часть солнечной радиации. Они – причина, по которой не стоит просто так запускать за радиационные пояса Земли современные коммерческие чипы (Илон Маск, я сейчас смотрю на тебя и твой полет к Марсу). В правой части рисунка – данные по аналогичной памяти, но радстойкой. Как видите, существенная часть проблем с множественными сбоями (а заодно и со всем остальным) решена – вот только площадь такой ячейки памяти в несколько раз больше обычной. И я даже не буду начинать про то, как собрать на 65 нм ячейку DICE со всеми разнесенными в пространстве транзисторами, попутно перемешав две или четыре таких ячейки для экономии места и не запутавшись в получившейся многоуровневой лапше из металлизации. Впрочем, среди публикаций НИИСИ есть и такие работы.


    Рисунок 20. Сравнение топологии обычной 6Т ячейки памяти (справа вверху) и радстойкой версии из библиотеки DARE65 (IMEC, Бельгия). Ярко-синие – затворы, коричневый – активный кремний.

    С троированными триггерами тоже весело – для того, чтобы два запоминающих элемента не сбились от одной и той же частицы, их надо разнести на те самые 2-2.5 микрона. В 180 или 350 нм это несложно, а вот по нормам 65 нм площадь троированного триггера получается в двенадцать раз больше, чем у обычного (и большая часть этой площади – пустая). В итоге с точки зрения и потребления, и площади, и простоты дизайна в САПР схема со сквозным троированием, выполненная на полностью стандартных элементах, разнесенных достаточно далеко друг от друга, получается выгоднее, чем применение готовых троированных триггеров и других базовых элементов с внутренней избыточностью.


    Рисунок 21. Тройное модульное резервирование и двойное модульное резервирование с самоголосованием. Из статьи J.Teufel, “Self-Voting Dual-Modular-Redundancy Circuits for
    Single-Event-Transient Mitigation”, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2008 (Sandia Labs все еще с нами, точнее все еще с ними)

    Схема на рисунке датирована аж 2008 годом и показывает, что в менее публичных продуктах, чем RAD750 (а основная сфера деятельности Sandia Labs – американская военная ядерная программа) наши заклятые друзья тоже используют много разного интересного. В частности, в упомянутой выше статье и в некотором количестве других недавних публикаций подробно разбирается вопрос того, как в разных по важности частях чипа применять совместно тройное и двойное модульное резервирование. И, кстати, если у элемента голосования достаточно большая задержка, то он в схеме с двойным резервированием будет фильтровать одиночные сбои в логике, и результат будет настолько же стойким, как и тройное резервирование.

    А теперь давайте посмотрим, как выглядят библиотечные элементы на технологии 65 нм. Цитирую опять же работу из НИИСИ – Ю.Б. Рогаткин и др., “Разработка библиотеки радиационно-стойких элементов по 65 нм КМОП технологии”, Труды НИИСИ РАН, 2018 год. Так как забота о сбоеустойчивости практически полностью перенесена на другие уровни разработки – архитектуру и автоматический синтез топологии с учетом ограничений на расположение элементов – то основными задачами разработчиков библиотек элементов снова стали защита от полной поглощенной дозы и тиристорного эффекта.


    Рисунок 22. Логические ячейки, выполненные по технологии 65 нм.

    Самый левый элемент на рисунке – обычный библиотечный инвертор.

    Второй элемент – его радстойкая версия, снабженная охранными кольцами, предотвращающими тиристорный эффект. Важно, что у кольца контакты к металлу только с одной стороны, и надо иметь в виду сопротивление слоя кремния, которое может быть достаточно большим, чтобы повлиять на эффективность этого решения.

    Третий – все тот же инвертор, у которого для экономии площади боковые стороны охранного кольца отрезаны.

    Четвертый – он же, но с контактами к внешней части охранных колец, чтобы хорошо контролировать их сопротивление и не заботиться о том, как именно они собраны в блоки.
    Пятый – блок из двух инверторов и элемента 2ИНЕ с показанными закрывающими частями охранных колец.

    Что касается полной дозы излучения, то здесь на суб-100 нм нормах все даже проще и понятнее, чем на старых технологиях. Токи утечки в них уже есть безо всякой радиации, на них и так все закладываются, осталось только ввести дополнительную поправку на то, что они будут расти еще. В типичных технологиях такого уровня обычно предлагается три варианта транзисторов – с низкими пороговым напряжением (быстрые, но с большими утечками), со средним пороговыми напряжением и с высоким пороговым напряжением (медленные, но с маленькими утечками), и пользователь может комбинировать их при необходимости. Стандартные библиотеки обычно тоже сделаны в трех вариантах, а при проектировании радстойкой надо подобрать компромисс между скоростью и утечками, учитывая то, соединены транзисторы последовательно или параллельно.


    Рисунок 23. Схемы логических элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ.

    В элементе 2ИЛИ-НЕ n-канальные транзисторы соединены параллельно, что удваивает утечку, а значит имеет смысл применить в этом месте транзисторы с более высоким пороговым напряжением. А в 2И-НЕ они соединены последовательно, и там можно оставить обычный порог транзисторов. И такие рассуждения (желательно подкрепленные данными измерений) нужно применить ко всем нескольким сотням элементов в библиотеке, а потом еще подумать о том, что делать с запоминающими элементами, чтобы они меньше сбивались, и чтобы утечки через аналоговые ключи, обычно применяемых в современных триггерах, все не сломали, и так далее и тому подобное.

    По состоянию на сегодняшний день в НИИСИ существует полноценная платформа для разработки на проектных нормах 65 нм, включающая библиотеки, IP-блоки, компиляторы памяти, скоростные интерфейсы и т.д. Важно также то, что эта платформа лицензируется другим российским компаниям, что позволяет ускорить преодоление отставания от американцев, а европейцев практически нагнать. Если бы еще фабрика была не TSMC, а своя, как в Америке и Европе… Но это уже другая история, которая разворачивается на наших глазах. 65 нм техпроцесс “Микрона” после 2014 года застыл в статусе “проходит квалификацию и освоение в производстве”, и новостей о нем уже довольно давно нет; зато в последние несколько месяцев было достаточно новостей о долгосрочных планах создать в России производство по нормам 28 нм. Когда эти планы будут реализованы и будут ли – большой вопрос.

    Подытоживая эту часть, отметим, как с уменьшением проектных норм ещё раз изменились задачи, стоящие перед разработчиками. Глубоко субмикронные технологии имеют стойкость к полной дозе радиации, достаточную для большинства применений, и позволяют организовать защиту от тиристорного эффекта и одиночных/множественных сбоев на этапе разработки чипа, без модификации исходного техпроцесса. Это помогает удешевить производство и ускорить освоение новых технологий. Главные тормоза прогресса – экономические: разработка и всестороннее изучение как тестовых, так и «боевых» чипов серьезно дорожают с каждым новым поколением технологии, а мизерные тиражи космических микросхем не позволяют нормально компенсировать эти затраты. Поэтому разработчики стремятся максимально использовать возможности каждой применяемой технологии и пользоваться ей как можно дольше, переходя дальше только тогда, когда это абсолютно необходимо и создавая платформы для разработки и позволяющие создавать широкую номенклатуру микросхем. Российские разработчики сегодня совсем немного отстают от западных коллег, и причины этого отставания не научные или инженерные, а организационные и экономические.

    Вынужденно короткий разбор всех остальных


    Япония


    Японское космическое агентство JAXA умеренно участвует в международной активности, и большинство своих космических исследований японцы проводят самостоятельно. Миссии впечатляют амбициозностью и потрясающими историями про успешное преодоление возникающих на орбите сложности. Если бы Мэтт Дэймон мог сыграть космический зонд, то мы бы уже видели в прокате фильмы и про «Хаябусу» (японцы, кстати, уже сняли их аж три штуки), и про «Акатсуки». Микропроцессоры для космоса, как и все остальное, у японцев свои, на собственных архитектурах, и даже проектные нормы производства у них не такие, как у остального мира (300 и 200 нм например). Я бы с огромным удовольствием написал об этом подробно, но информации мало, а информации на неяпонском языке почти нет, поэтому придется ограничиться кратким обзором.


    Рисунок 24. Типовой источник информации по японским радстойким процессорам.

    Основные приборные поставщики JAXA – Hitachi, NEC и MHI (Mitsubishi Heavy Industries). В восьмидесятых японская индустрия была увлечена проектом TRON, предлагавшем сквозной дизайн сетевой инфраструктуры. Операционной системой реального времени TRON японцы пользуются в промышленности и в космосе до сих пор, а вот архитектуру микропроцессоров TRON довольно быстро бросили (хотя радстойкие чипы по ней были сделаны и, весьма вероятно, летали) в пользу MIPS64 (в случае с NEC) и другой японской 32-битной архитектуры SuperH (H – это Hitachi; ее версию SH2 можно встретить в японских автомобилях, а SH4 – в приставке Sega Dreamcast и автомобильной продукции компаний Hitachi и Renesas).


    Рисунок 25. Японские космические микропроцессоры. HR5000 – MIPS64, SOI-SOC – SH4.


    Рисунок 26. Иллюстрация применений SOI-SOC2.

    “SOI” в SOI-SOC разумеется, означает “кремний на изоляторе”. Технологический уровень SOI-SOC3 – 200 нм, у находящегося в разработке следующего поколения будет меньше. Также небольшая, но важная цитата от JAXA: “There is a big problem of soft errors in consumer/industrial processors due to atmospheric neutrons on the ground level. SOI-SOC MPU will be delivered as high-reliability parts to users of those processors”. Проблема атмосферных нейтронов в первую очередь касается авиации, но это уже другая история. На этом с японцами все, переходим к их соседям.

    Китай


    Китайская космическая программа – самая быстроразвивающаяся и одна из самых закрытых, информации о японских процессорах по сравнению с китайскими просто море. Сказать что-то конкретное сложно – кроме того, что начинали китайцы с послойного копирования всего подряд, и что в 2014 году у них нашлось для России множество позиций, попавших под санкции. В последнее время, впрочем, и в китайскую космонавтику, и в китайскую микроэлектронику вкладывается много денег, и самые новые аппараты летают на разработанных Китайской Академией наук MIPS-совместимых процессорах (ничего не напоминает?) Loongson. На гражданских Loongson строятся ПК, планшеты и даже суперкомпьютер; этот процесс значительно ускорился после начала торговой войны США и Китая.

    Израиль


    Космическое агентство Израиля было основано в 1981 году, первый собственный спутник был запущен с территории Израиля в 1988. Сейчас Израиль разрабатывает и запускает (самостоятельно и с чужих космодромов) несколько семейств гражданских научных и военных аппаратов. Сведения об их начинке мне найти не удалось, но рискну предположить, что по крайней мере первые разведывательные аппараты, разработанные одним из основных израильских авиационных подрядчиков, летали на чипах архитектуры 1750А. В современных гражданских разработках израильские компании много сотрудничают с европейскими коллегами, так что логично предположить использование LEON-ов. Подтверждение тому – то, что частный спутник «Берешит” в прошлом году летел на GR712, разработанном и произведенном в Израиле варианте LEON.

    Индия


    В Индии нет своего производства микросхем, только опытная фабрика местной академии наук (ничего не напоминает?) с нормами 180 нм. Какие-то исследования по радстойкости индусы ведут, но ничего важного от них не слышно. По имеющимся отрывочным сведениями из разных источников, для своих спутников они применяли/применяют ERC32 и варианты процессоров LEON, а великолепная марсианская миссия “Мангальян” и вовсе управлялась процессорами архитектуры Mil-Std-1750А (опять же европейскими).

    Бразилия


    Бразильская микроэлектроника – почти как бразильская космическая программа: вы о ней ничего не знаете, но она существует. В частности, бразильцы – сильные специалисты по части исправления одиночных сбоев на обычном железе при помощи программных методов (например, выполняя часть команд по несколько раз и сверяя результаты) и по сбоеустойчивости FPGA. Профильные университетские группы активно участвуют в международных научных конференциях и делают совместные проекты с европейскими и американскими коллегами.

    На этом, кажется, все. Остальные страны не ведут самостоятельных разработок космических микропроцессоров или систем на их основе, закупая ключевые компоненты, блоки или спутники в сборе на стороне, как например Пакистан, развивающий собственное спутникостроение в тесной кооперации с китайцами. Ну и понятно, что начинка иранских и северокорейских аппаратов известна только их создателям и, если повезло, некоторым разведкам. Мы не разведка, поэтому давайте переходить к следующей части.

    Ближайшее будущее – на примере всех вместе


    Технологический уровень новейших космических микропроцессоров – это 45 нм для США (RAD5500), 65 нм для Европы (GR740) и 65 нм для России (уже в этом году обещают что-то выпустить). При этом в первых двух случаях мы можем наблюдать смену поколений – в США следующее поколение космических процессоров (HPSC) будет делать не нынешний монополист BAE Systems на архитектуре PowerPC, а Boeing на ARM (по проектным нормам 32 нм на технологии КНИ), а в Европе параллельно с выходом очередного SPARC LEON ведется проект многоядерного процессора DAHLIA с архитектурой ARM на проектных нормах 28 нм (тоже КНИ). Параллельно Европейское космическое агентство в своем обычном желании не зависеть от чужих лицензий начало разработки на новой архитектуре RISC-V, стремительно набирающей обороты в коммерческом секторе и обрастающей софтверной экосистемой. Первые прототипы TMR-модифицированных чипов RISC-V уже продемонстрированы в 2018 году коллаборацией Antmicro и Thales. Несмотря на всю популярность LEON (как говорится, в узких кругах), в сторону SPARC давно уже были вопросы о софтовой поддержке, и конкуренты спешат этим воспользоваться. Особенно спешат конкуренты с ARM, потому что фактически бесплатный доступ к огромному количеству индустриального и коммерческого прикладного ПО – это очень важный козырь в разговорах с разработчиками космических аппаратов, важность которого стремительно растет по сравнению с желанием иметь обратную совместимость со старыми проектами.

    Кроме микропроцессоров и DSP, где скорость – очевидный приоритет, есть спрос и на микроконтроллеры. Такие чипы есть на большинстве озвученных архитектур – европейский GR716 (SPARC/LEON), американские RAD EMC (PowerPC), ARM от разных производителей (Vorago, Microchip, „Миландр“, „Ангстрем“), радстойкие версии MSP430 от Texas Instruments, MCS-96 и MCS-51 от НИИЭТ и так далее и тому подобное. Микроконтроллеры обычно защищают попроще, чем их “большие” собратья, с упором на отсутствие отказов (тиристорного эффекта) и с минимальной коррекцией покупных ядер (или с никакой коррекцией и синтезом с использованием троированных триггеров и специальных библиотек элементов). Возвращаясь к процессорам, давайте посмотрим на то, какие суб-100 нм платформы разработки существуют или объявлены прямо сейчас.


    Рисунок 27. Суб-100 нм платформы разработки радстойких интегральных микросхем.

    65 нм для разработчиков Европы и России – это уже “сегодня”, а американцы вообще со 150 проскочили сразу на 45 нм. Скорее всего, в ближайшие лет десять основными будут именно эти технологии, а более тонкие нормы, уже показанные на этой диаграмме, перейдут с ранних на поздние стадии разработки. Впрочем, то, что показано на рисунке – это только большие публичные коллаборации, на самом деле ничего (кроме времени и денег) не мешает разрабатывать радстойкие чипы на других техпроцессах без лишнего шума. Например, GlobalFoundries предлагают для создания аэрокосмических чипов целую линейку технологий на разные вкусы и бюджеты. Именно на их мощностях производятся новейшие RAD5545, на них же будут производиться и HPSC; это неудивительно, потому что фабрики GloFo имеют сертификацию Trusted Foundry еще со времен, когда они принадлежали IBM. И вряд ли все заявленные процессы стоят без американских клиентов.


    Рисунок 28. Предложения GlobalFoundries для Aerospace индустрии.

    На мощностях GlobalFoundries, правда не американских, а немецких (в Дрездене) планируют производить свои будущие радстойкие чипы IMEC (а значит, вся Европа за вычетом STM) и „Миландр“.


    Рисунок 29. Дорожная карта „Миландра“ по освоению радстойких чипов на 22 нм технологии. Как видите, планов очень много, включая большие FPGA и быстрые АЦП для Software Defined Radio (SDR). Первый тестовый чип уже произведен, так что с нетерпением ждём хороших новостей.

    Что такое FDSOI? FD – это Fully Depleted, полностью обедненный; тонкий активный слой кремния между подзатворным оксидом и скрытым оксидом полностью обедняется, и канал транзистора занимает его целиком. Это позволяет окончательно ликвидировать паразитные ёмкости стока и истока, а также убрать путь утечки по глубине кремния, характерный для аналогичных объемных технологий, и уменьшить статическое энергопотребление. Кроме того, вместо использования нескольких типов транзисторов, как в объемной технологии, в FDSOI можно локально подавать отрицательное или положительное напряжение под скрытый оксид, таким образом изменяя порог транзистора (а вместе с ним скорость и энергопотребление) – в зависимости от того, находится чип в активном или в спящем режиме. Все вместе это делает FDSOI крайне привлекательным, например, для интернета вещей. Или для малопотребляющих космических схем, благо КНИ технология автоматом избавляет разработчика от головной боли с катастрофическими отказами из-за тиристорного эффекта.


    Рисунок 30. Разрезы объемного и FDSOI транзисторов.

    Главный недостаток FDSOI с точки зрения радиационной стойкости – дополнительный путь утечки по границе канала и скрытого оксида. Накапливающийся в скрытом оксиде заряд играет роль приложенного к скрытому оксиду положительного напряжения, и вместо управления поведением транзисторов через нижний затвор приходится перекомпенсировать влияние радиации. А чтобы это сделать, надо подавать большое отрицательное напряжение – которое усилит процесс накопления заряда в скрытом оксиде и ухудшит дозовую стойкость. В общем, получается заколдованный круг, выход из которого может оказаться нетривиальным. Желающих его поискать, правда, достаточно много, так что можно запасаться попкорном. Первый попкорн пригодится уже совсем скоро – европейский проект DAHLIA почти завершен.


    Рисунок 31. Структурная схема DAHLIA. 28 нм FDSOI, четыре ядра ARM-Cortex R52 (обещают 4000 DMIPS на 600 МГц), заточенных под real-time приложения с развитым разделением полномочий, память на борту, большинство популярных интерфейсоа и даже встроенная FPGA на 500 тысяч LUT, чтобы одним чипом точно покрыть потребности всех пользователей на много лет вперед.

    Объемная технология тем временем не собирается сдаваться. Она может предложить разработчикам отсутствие „лишнего“ маршрута утечки и, в долгосрочной перспективе, меньшие проектные нормы. Более того, в FinFET транзисторах затвор начинает охватывать канал все плотнее, а изолирующий оксид отодвигается от сильного электрического поля, что тоже должно положительно повлиять на стойкость к полной дозе излучения. В IMEC уже начинают разработку радстойких библиотек по 16 нм, а коммерческая индустрия продолжает осваивать новые технологии.


    Рисунок 32. Различные поколения МОП-транзисторов.

    В долгосрочной перспективе GAA (Gate All Around) от Samsung обещают быть устойчивыми к полной дозе радиации, окончательно избавив разработчиков от проблем с ней – в них просто не существует никакого побочного пути из истока в сток, мимо основного канала и основного затвора, а подзатворный диэлектрик настолько тонкий, что сдвиг порогового напряжения будет пренебрежимо мал даже на очень больших дозах. Но, конечно же, наверняка будут какие-то новые сложности – не только с одиночными сбоями, но и, например, с эффектами смещения, уже вовсю беспокоящими проектировщиков HEMT транзисторов на нитриде галлия. В приборах из сложных полупроводников квантовые и наноразмерные эффекты не в новинку, и знания о них совсем скоро потребуются и разработчикам на кремнии, так что на ближайшие много лет работы по обеспечению радиационной стойкости микросхем для космоса будет хватать. А ведь есть ещё адронные коллайдеры, атомная и термоядерная энергетика; прогресс неумолим и он не собирается останавливаться – зато на этой позитивной ноте собираюсь остановиться я. Спасибо, что прочитали до конца, надеюсь, было интересно.

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    Как лучше публиковать такие большие статьи, как эта?

    • 28,5%Лучше было бы опубликовать всю эту статью целиком, несмотря на большой размер.61
    • 61,7%Разбить на две части – нормально. Публиковать с разницей в пару дней.132
    • 6,5%Разбить на две части – нормально. Публиковать с разницей в неделю.14
    • 2,8%Все равно слишком много. Надо было разбить на 4-5 частей и публиковать каждый день в течение недели.6
    • 0,5%Все равно слишком много. Надо было разбить на 4-5 частей и публиковать раз в неделю в течение месяца.1
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 79

      +2
      Спасибо! Было интересно.
      А что ставят в свои гравицапы Space-X и Blue origins, в плане микропроцессоров и прочей элементной базы?
        +6
        Насколько я помню скупые интервью разработчиков, Space-X из соображений экономии принципиально работает только с коммерческими электронными компонентами. Впрочем, инцидент с бортовым компьютером «Дракона», у которого намертво рассинхронизировались три копии, и пришлось садиться без мажорирования, уже был. Для ракет и низких орбит без учатия их подход имеет смысл и технически, и коммерчески, а для Марса, мне кажется, им придется что-то менять.
        Впрочем, в Orion от NASA, предназначенном для дальних пилотируемых перелетов, стоит коммерческий Power750 (но он на КНИ сделан), так что может и у этих все получится.
          0

          А что за инцидент был? Можешь ссылкой ткнуть?

            +2
            Вот тут есть описание. Если кратко, то один из трех бортовых компьютеров поймал SEFI и ребутнулся, после чего выяснилось, что у SpaceX согласование после ребута делается вручную долго и нудно, а не автоматически, и после совещания с NASA решили, что полететь обратно без TMR менее рисково, чем пытаться все синхронизировать.

            Also, пока я гуглил ссылку, нашел непроверяемое («личная беседа с разработчиками на выставке») сообщение, что встроенная электроника «Дракона» работает на коммерческих PowerPC. Вероятно, на тех же PowerPC 750, что и «Орион». Они КНИ (так что защищены от тиристорного эффекта) и имеют (так вышло) сносную дозовую стойкость, так что для низкой орбиты вполне нормальный выбор, если систему как следует проектировать.
              0
              С одной стороны, странно, что не автоматом выбралось мажоритарное решение, с другой стороны, стыковка и так нескорое дело, может, имеет смысл задержать и проверить, что произошло.
              Плюс как бы обычная для мажортарной схемы рассинхронизация. Почему «намертво»?
              Ну и тут, вроде не про посадку, а про стыковку.
                +2
                Мажоритарное-то решение выбралось, но когда один из трёх процессоров ребутнулся, ему же надо весь контекст синхронизировать с остальными двумя, а это не совсем тривиально. Они видимо, процедуру восстановления от сбоев прописали хорошо, а кейс с ребутом не продумали достаточно хорошо.
                  0

                  Сорян, что-то упустил твой ответ.
                  А там именно процессоры троировались или более крупные блоки?
                  Так-то у проца контекст небольшой, вроде. Восстановили регистры, флаги и вперёд.
                  Впрочем, тут я отстаю. Мои знания ограничены институтскими знаниями о весьма старых процах. Хз, что в таких случаях делают с кешами, конвеером.

                    +2
                    Хз, что в таких случаях делают с кешами, конвеером.
                    Бинго! Все это добро тоже надо или синхронизировать, или чистить. Второй вариант в коммерческом процессоре, скорее всего, невозможен, а первый им по каким-то причинам оказался слишком сложным и долгим.
                      0

                      Невозможно — нет команд/хитрых способов заставить процессор сбросить кэш/конвейер?
                      Эх, надо бы подтянуть знания в этой области. На работе задачи чуть более высокоуровневые, и нет необходимости задумываться о подобных вещах, к сожалению.

          +2
          А что ставят в свои гравицапы
          Ставят в пепелаци гравицапы.
          +4
          Большое спасибо за такую крутую статью!
          А есть информация какую электронику используют или будут использовать в StarLink, OneWeb и подобных группировках спутников? Ведь в группировках из тысячи спутников вопрос цены очень важен. Правда я думаю что из-за массового производства цена на любые компоненты спутника сильно падает.
            +8
            А есть информация какую электронику используют или будут использовать в StarLink, OneWeb и подобных группировках спутников?
            Есть информация, что под так называемый «new space», у которого большие тиражи, низкие требования к надежности и низкие запросы по цене, все крупные (и мелкие) производители компонентов налаживают производство чипов в пластиковых корпусах и без сквозного 100% тестирования, только с гарантией того, что внутри тот же самый кристалл, что в дорогих сертифицированных моделях. Таким образом удается снизить цену в несколько раз, а то и на порядок. А если все делать по полной, то получается все равно дорого, потому что очень много стоит не производство, а сертификация и тестирование каждого чипа.
            +1
            А как разрабатывают рад.стойкие базовые элементы? Чисто умозрительно на основе многолетнего опыта, а потом тестируют? Или моделируют с помощью какого-нибудь матлаба? Или у кэденса софт специальный есть стоимостью 1G$ за лицензию?
              +5
              Для моделирования технологических процессов есть специальный софт, эффекты воздействия радиации на нем тоже можно смоделировать. Самый популярный такой софт — TCAD от Synopsys. Есть и специальный софт для моделирования прохрждения частиц через материю, например, GEANT4.

              Библиотеки и схемы разрабатываются с умеренным применением моделирования и последующей экспериментальной валидацией, в основном с опорой на многолетний опыт. Влияние дозовой утечки можно прикинуть, поставив в параллель транзистору источник тока (или модель паразитного транзистора, управляемого дозой), одиночные сбои моделируются на транзисторном уровне с помощью импульсных источников тока, на логическом делается fault injection, ну и так далее и тому подобное. С радстойкостью аналоговых схем совсем труба, там считай каждый раз все заново делать надо.

              В общем, какой-то софт есть, но опыт разработчиков все равно дороже любых лицензий. Предыдущая фраза была на правах рекламы, если что)
              +1
              «Элвис» с самого начала активно участвует в создании и развитии европейского стандарта передачи данных на борту КА SpaceWire (американцы используют свой стандарт – RapidIO)


              Ну это не то чтобы «свой стандарт», это просто другой, причем совершенно «земной» интерфейс, весьма популярный, например, в изделиях Motorola/Freescale/NXP, а также почти повсеместно встречающийся в радстойких процессорах НИИСИ. В то же время и SpaceWire в НАСА отнюдь не персона нон-грата.
                0
                Спасибо, очень интересно!
                  +2

                  Сдал всех с потрахами…

                    +7
                    Во-первых, не всех, а во-вторых, вся информация исключительно из открытых источников, найденных в интернете, в-третьих – подразумевалось, что это реклама, которая должна вызывать гордость за достижения отечественной промышленности. Конкретно в вашем случае так и вовсе все использованные материалы взяты прямо с официального сайта)
                      0

                      Понятно что из открытых… Но структурировано, связано, кратко и ясно. И все в одном месте. Интересно в госдепе отчёты на антиплагиат проверяют?

                        +8
                        Я не стал бы рассчитывать на то, что в Госдепе эту работу не сделали намного раньше и лучше меня. Но если вдруг не сделали и у них там аналитики на зарплате копают хуже, чем я на каникулах, то в принципе можно спокойнее спать по ночам)
                        +2
                        Эх, гордость… Читаю ваши статьи и думаю, откуда в вас столько оптимизма? Я уже 8 лет испытываю нашу ЭКБ на радстойкость и кроме негатива ничего не вижу. Уже надоело, собираюсь уйти из этой отрасли и забыть, как о страшном сне. Никаких надежд даже близко нет, пока работает тендерная система и существуют организации, преследующие только выгоду, а не развитие отрасли.
                        Простите, я был бы рад сказать, что у нас все хотя бы «более или менее», но не могу. Легко гордиться, смотря на наши разработки на выставках и читая статьи на официальных сайтах. Но работая на предприятии, чувствуешь только стыд. (Не говорю за всех, возможно, где-то дела обстоят получше, но у меня есть опыт работы только на двух предприятиях)
                          +4
                          Читаю ваши статьи и думаю, откуда в вас столько оптимизма? Я уже 8 лет испытываю нашу ЭКБ на радстойкость
                          Я разрабатываю радстойкую ЭКБ и должен сохранять какой-то оптимизм, иначе надо уходить из профессии. Впрочем, значительная часть оптимизма берется оттуда, что сделать лучше, чем у коллег, относительно несложно.
                          Зато сложно найти денег на разработку. Частным инвесторам такой юизнес по понятным причинам неинтересен, а выиграть ОКР, когда ты маленькая компания, нереально — просто никак не пройти по формальным требованиям. Или хотя бы сделать так, чтобы с тобой кто-то вообще говорил серьезно.

                          В общем, я понимаю ваш пессимизм, но, тоже посмотрев на ситуацию изнутри, думаю, что все не настолько плохо, как вы говорите. Особенно если смотреть не вообще на всех, а на более узкую группу разработчиков, которые действительно что-то делают, а не только просиживают штаны и проедают бюджетные деньги. И самое главное — если только сидеть и тосковать, то ничего никогда и не изменится. И уж точно все не изменится по взмаху волшебной палочки.
                      +1
                      Зато раз в военных аппаратах можно применять импортные комплектующие, мы можем предположить, что «закладки» в микросхемах или не существуют, или отваливаются во время запуска из-за перегрузок.


                      Так импортные комплектующие для каждого аппарата возят, например, в Циклон на проверку. Мы так и делали.

                      Как я уже говорил чуть выше, один из плюсов изучения продукции НИИСИ


                      А второй — нашли мы у них подходящий процессор (уж не помню, какой), позвонили им, а они радостно сообщили, что его производить оказалось не выгодно, так что они его больше не выпускают. :)
                        0
                        То есть несуществование закладок — это не только мое предположение, оно как следует проверено? Славно тогда, вопрос закладок теперь полностью закрыт)
                          +2
                          Я не помню, находили ли хоть раз. Вроде бы, находили просто отклонения от заявленных в даташитах параметров (что формально тоже закладка). А так, там чаще попадаются фальсификаты.
                          Ещё ИРЗ тестирует микросхемы детально.
                            +2
                            Да их много кто детально тестирует на самом деле, идентификация кристалла — это неотъемлемая часть испытаний на радстойкость. Самое частое, вы правы, контрафакт, либо разные кристаллы в разных партиях микросхем, что нормально для коммерческих чипов, но неприемлемо для спецприменений.
                            А вот именно целенаправленно созданные закладки, как они обычно понимаются в профильных спорах в интернете, кажется, никто никогда не находил.

                            А вообще и тот кусок в статье, и предыдущий комментарий — это был сарказм, вызванный обидой на применение импорта вместо отечественных разработок)
                              +2
                              А вообще и тот кусок в статье, и предыдущий комментарий — это был сарказм, вызванный обидой на применение импорта вместо отечественных разработок)


                              А знаете, у нас тут есть изделие на импортной базе и переделанное оно же на отечественной. С импортной НИ РАЗУ не было отказов контроллеров, АЦП, операционников и инструментальников. С отечественной — постоянно (в условиях даже не космоса — стендового зала). Дохнет всё. При этом ценники не идут ни в какое сравнение с импортной базой (АЦП, помнится, по 15 тыс. за штучку идут и дохнут пачками — будем менять на другую микросхему. Причём, дохнет не вся микросхема, а отдельные разряды). Эта отечественная база, простите, просто говно. Да даже отечественный CAN в микроконтроллере работает гораздо менее стабильнее, чем импортный на скорости в два раза выше. Вот поэтому разработчики не в восторге от нашей элементной базы.
                                +1
                                Дополню долей юмора. А отечественный радстойкие вторичные источники питания, как оказалось, имеют крайне малый процент выхода годных. Нам так и сказали, что извините, ваша партия отправилась вся в брак. Ждите. :) Ещё какие-то отечественные вторичные источники радстойкость не прошли, да и применить мы их не смогли — нам предложили подождать год — быстрее их не делают.
                                  0
                                  Я даже кажется знаю, про чьи именно ВИПы вы говорите. Я в свое время почти договорился с их производителем на разработку некоторых новых комплектующих для них, но все уперлось в нехватку денег в ОКР и в сложности с изготовлением чипов в России.
                                  +5
                                  А знаете
                                  А знаете, знаю(
                                  Проблем очень много, тут даже обсуждать особенно нечего. Вопрос только в том, что если ту отечественную ЭКБ, которая есть, не начинать применять хоть как-то, то она никогда не станет лучше, и в случае новых санкций или ещё чего-нибудь в таком духе вы останетесь совсем у разбитого корыта. А так есть шанс загодя помочь повысить конкурентоспособность российских разработок. Ну и да, какая-то часть из них действительно неплоха. Ещё бы документацию нормальную хоть кто-то начал писать)
                                    0
                                    А что касается процессоров, то это не то, что хочется получить от импортозамещения. Нужен готовый компьютер. Да, с ISA, LPT, COM, PS/2, PCI, USB, LAN, IDE/SATA и SSD, с видеокартой (можно и без 3D — хотя бы SVGA простой с VBE2), и с памятью. И с ОС (QNX >=6 какой-нибудь или что-то аналогичное). Потому что работать с голым процессором, вообще говоря, невероятно неудобно. Где взять ему отечественную память и периферию? Как подключить жёсткий диск или SSD? Да и есть ли эти изделия в природе? На импортной базе таких изделий навалом, а отечественных я не встречал. Если что и есть (всякие Багеты), то это совсем не то, что хочется. :)
                                      +1
                                      LPT? Побойтесь бога, LPT вам не нужен. Ну и да, вы одноплатники «Байкала» и «Модуля» смотрели? Типа вот такого.

                                      DRAM памяти не будет, такой технологии в России не предполагается. SSD есть с отечественными контроллерами и импортными массивами памяти.
                                        0
                                        Нужен-нужен. :) Например, чтобы это подключать к отечественному же принтеру по LPT, а не по USB (драйвер, надо полагать, к принтеру всё равно для встраиваемого модуля не дадут).

                                        Типа вот такого.


                                        Так там почти всё импортное! В том и проблема. Вот как я такое смогу в космос отправить? Ну или в какую военную игрушку вставить? Понятно дело, никак. Да и на этом модуле не наблюдается видеокарта и хотя бы IDE/SATA.

                                        DRAM памяти не будет,


                                        Я уже давно догадался, что кроме процессора у нас ничего не импортозаместили. :) То есть, разработчикам предлагается использовать этот процессор как микроконтроллер (коими они, чаще всего, вообще говоря, и являются в нашем исполнении).
                                          +1
                                          Я уже давно догадался, что кроме процессора у нас ничего не импортозаместили
                                          Да нет, не только процессоры. Есть какие-то силовые схемы, интерфейсы, аналоговые чипы. Память как раз один из самых неудачных для замещения примеров, потому что она завязана на технологию, которой нет. А вот процессоров обработки изображений много, и встроенная графика тоже уже есть. Но в любом случае, и если вам нужны такие требовательные у технологии вещи, как запчасти от ПК, то утром гарантии больших объемов закупок, а вечером разработка. Слишком дорого и рисково.
                                            0
                                            Мне хотелось бы встраиваемый полноценный компьютер, на базе которого можно строить аппаратуру для ВПК. С приличной ОС, объёмами памяти, быстродействием. (и с приёмкой 9… ну ладно, хотя бы 5).
                                              +1
                                              Хотелка очень хорошая. Вопрос ровно один: департамент РЭП Минропторга в курсе? Это же их задача — собирать потребности разработчиков аппаратуры и финансировать соответствующие работы микросхемщикам.
                                                0
                                                Так хотелка сродни задачам, которые заказчики придумывают. Им, видите ли, хочется троирование с резервированием с «искусственным интеллектом» по поиску неисправностей и компенсации отказов с автоматическим переключением между этими тремя вычислителями. Нет, мажорирование не катит — срок работы десятилетия, а мажоритарный элемент не пройдёт расчёт надёжности. Да и по питанию ограничения такие, что включено всё не должно быть. На чём такое решать? Ну так нате вам наш микроконтроллер от Миландра. По 4 штуки в один вычислитель поставите — вот и одни модуль ЭВМ готов и скорости вроде как хватит. В какое говно вырождается программа, распределённая на эти 4 процессора (с ДОЗУ между ними) с резервированием между такими блоками? Да наплевать, не им же делать.

                                                Это же их задача — собирать потребности разработчиков аппаратуры и финансировать соответствующие работы микросхемщикам.


                                                Похоже, их задача отчитаться. Полного замещения я ещё не увидел ни разу.
                                                  +1
                                                  троирование с резервированием с «искусственным интеллектом» по поиску неисправностей и компенсации отказов с автоматическим переключением
                                                  И желательно бесплатно, да? Давайте все-таки будем обсуждать какие-то реалистичные вещи, а не ненаучную фантастику.

                                                  Полного замещения я ещё не увидел ни разу.
                                                  Потому что нет ни технологий (для той же памяти), ни денег на то, чтобы заместить вообще все хотя бы по второму классу отечественности — не говоря уже о том, чтобы построить и содержать соответствующие фабрики в России.
                                                    0
                                                    И желательно бесплатно, да?


                                                    Нет, не так уж и бесплатно, хотя и дешевле, чем должно было бы. Но тут хоть 100-500 денег дай, всё равно нечего применить, кроме этих самых микроконтроллеров.

                                                    Потому что нет ни технологий (для той же памяти), ни денег


                                                    Это-то всё понятно. Но власти-то требуют, чтобы всё было на отечественной базе.
                                                      +1
                                                      Но тут хоть 100-500 денег дай
                                                      У вас просто 100500 недостаточно большие. Если бы у вас было достаточно денег, под вас бы разработали все, что нужно. Но только во всей России на все импортозамещение столько денег нет, сколько на ваши хотелки нужно.

                                                      Но власти-то требуют, чтобы всё было на отечественной базе.
                                                      Ну так вы от них в ответ требуйте сначала построить фабрику 28 нм с DRAM-опцией.
                                                        0
                                                        Ну так вы от них в ответ требуйте сначала построить фабрику 28 нм с DRAM-опцией.


                                                        Не можем. Тогда заказов вовсе не будет. На что же тогда жить?
                                                    0
                                                    Так хотелка сродни задачам, которые заказчики придумывают

                                                    У многих заказчиков от ВПК больная фантазия. Они бы для начала обоснования своим «хотелкам» составили, а там может и требования более разумные появились бы.
                                        0
                                        отечественную ЭКБ, которая есть, не начинать применять хоть как-то, то она никогда не станет лучше

                                        К сожалению применения не достаточно. После второго и третьего раза тоже может ничего не получиться. Необходимо, чтобы разработкой занимались специалисты с хорошими системными знаниями. В большинстве своем в hardware идут или энтузиасты, либо те, которые не нашли себя в других применениях. Инженер в России, по прежнему, не престижная работка.
                                  +1

                                  Этим раньше занималось централизованно 22 ЦНИИ МО, мы с ним как-то работали, потом функции распределили. Но да, на закладки проверяют, и даже сами разработчики которые их применяют тоже делают проверки (скажем, ставят в безэховую камеру для проверок на посторонние ЭМ эмиссии чтобы добро от военпредов получить). Ну и списки доступных для применения комплектующих держат.

                                    –1

                                    Это может не иметь прямого отношения к теме статьи, но процессоры Intel (начиная с Pentium) имеет не просто закладку, а не регламентированную систему команд, нигде не описанную в даташитах, позволяющую получить управление системой удаленно (конечно, в благих целях исправления неисправностей). По этой теме в интернете много инфы. В частности, https://m.habr.com/ru/company/pt/blog/336242/
                                    Так что я поддерживаю мысль о том, что если мы сами(аппаратчики) не будем потреблять свою(российскую) ЭКБ, то развиваться она не будет.
                                    Тоже касается и корпусов. Надо поддерживать отечественного производителя, а не kyocera. Кто, если не мы?

                                      +2
                                      Мне не кажется неправильным рассматривать тестовую и отладочную функциональность как закладки (если так, то они в любой приличной схеме есть), но вообще да, в МК с серьезным шифрованием JTAG после тестов отрезают, а отладочные схемы с выходом в интернет максимально близки к понятию закладки.

                                      P.S. Кажется, я угадал фамилию автора по никнейму)
                                        0

                                        А Intel ME — это не единственный пример, можете ввести в поисковик "закладки в intel" и увидеть много статей на эту тему, исходная информация для которых берется в том числе со ссылкой на АНБ. Хотя исходника у меня нет, поэтому ссылку я не привожу.
                                        Конечно, я не считаю, что транзистор или диод должны иметь национальность и их надо запрещать из-за подозрений в закладке, но процессор вполне их может иметь.


                                        И спасибо вам за качественную статью, особенно первая часть понравилась, работа проделана огромная.
                                        Что касается ника, то я играю в открытую.

                                          +2
                                          Конечно, я не считаю, что транзистор или диод должны иметь национальность и их надо запрещать из-за подозрений в закладке, но процессор вполне их может иметь.
                                          Это так.
                                          Но я ещё люблю смотреть с ну импортозамещение с той точки зрения, что продавать микросхемы и продукты на из основе в долгосрочной перспективе выгоднее чем сырую нефть. И именно поэтому, а не (только) из-за мифических или реальных закладок, надо иметь и развивать свою промышленность — это куча высокооплачиваемых (в теории) рабочих мест, налоги, образование и т.д.
                                          И как мы видим на примере свежих торговых войн и несвежих ограничений ITAR, собственная промышленность — это возможность самостоятельно решать, с кем торговать, без оглядки на дядю Дональда.

                                          P..S. У меня в профайле прямо имя и фамилия написаны) Если я правильно угадал по никнейму, то со мной можно на «ты». И спасибо за отзыв, добрые слова от коллег всегда приятны.
                                            0

                                            Согласен.
                                            Образование правда в нашей области сейчас из рук вон плохое. Мы, например, вынуждены активно работать со студентами и дообразовывать их самостоятельно, ВУЗы все больше разочаровывают. Нехватка кадров сильная, так что все пытаются "урвать" свое на основе своих программ стажировок. Mail, Yandex, Тинькофф имеют свои программы. На базе МИФИ каф. 27 свои лекции читает теперь Байкал.

                                              +2
                                              Ой, про образование даже начинать не хочется, хоть бросай все и иди сам лекции читай. Причем, каждый раз думаю, слыша очередные рассказы, «да всегда все ноют, что студентов в ВУЗе ничему не научили», но в последнее время все чаще оказывается, что действительно не научили. И с одной стороны, доучивание под себя — это нормально, а с другой — все же доучивание, а не обучение с нуля.

                                              На 27 кафедре кстати не «Байкал», Осипенко примерно одновременно с началом чтения лекций сменил работу. И в принципе кафедра в разное время много с кем сотрудничала, в НИИСИ и Модуле достаточно много моих однокашников, привлеченных со студенческой скамьи (да я и сам такой же), а МФТИ и вовсе изначально был построен по модели базовых кафедр с обучением студентов под конкретные вакансии.

                                              Но видимо университетские программы не успевают подстраиваться под быстро изменяющуюся реальность.
                                              0
                                              Валер, ограничения на поставку и последующее «импортозамещение» не из-за торговых войн, они имели конкретную причину.

                                              P. S. Я с тобой «на ты», так как давно знакомы.
                                                +1
                                                не из-за торговых войн
                                                А я нигде и не говорил про торговые войны в контексте России)
                                                Они послужили стимулом ускорить гражданское импортозамещение в Китае, а все, что касается космоса — это много лет существующие ITAR. Но например, Европа, тоже импортозамещается много лет, чтобы иметь возможность свободно торговать с китайцами космическими чипами.
                                                  0
                                                  Тогда сорян, не понял.
                                      0
                                      Так импортные комплектующие для каждого аппарата возят, например, в Циклон на проверку


                                      В Циклон? Который во Фрязино? Вы таки не шутите??
                                      +1

                                      Огромное спасибо за такую крутую статью!
                                      Воспользуюсь случаем и спрошу тут — как так долго работают запущенные в прошлом веке спутники "Новые Горизонты" — они же чёрти где уже и за время своего существования подвергались, вероятно, чёрти-чему, о чём даже не знали в те годы, чтобы учесть при проектировании.
                                      Случайность, везение или оно всё электро-механическое там и к "тонким материям" не восприимчивое?

                                        +2
                                        В первой части статьи есть рассказ о перепроектировании Galileo на основе учтенных в последний момент данных с предыдущих аппаратов, и в принципе о том, какие микросхемы американцы ставят на подобные миссии. Конкретно в New Horizons стоит процессор Mongoose-V, специально разработанный для работы в космосе. Про остальную электронику подробно ничего не известно, за исключением того, что она там точно есть в больших количествах и того, что она вся там специально разработанная. Дальний космос на самом деле не самое страшное, что можно придумать: в адронных коллайдерах (или в ИТЭР) есть зоны с на три порядка более жёсткими условиями, но и для них есть подходящая микроэлектронная начинка.
                                        +2
                                        Спасибо. А то я даже расстроился не дождавшись статьи во вторник. Хоть в основе и радиостойкость, но все равно общее состояние сферы хорошо просматривается.

                                        И отдельное спасибо за объективную оценку состояния отечественного микросхемостроения. Как бы не было грустно, но ведь идут дела. Остается надеяться что хоть когда-нить они дойдут. А замкнутый круг «мы не можем лучше, не покупают — нет денег» vs «у нас ограниченный бюджет, потребление и габариты» преодолеть будет крайне сложно.

                                        Мы работали с К1879ХБ1Я от НТЦ Модуль. И даже сделали на нем изделие. Но бедность периферии не позволило пустить его в дело (а, если честно, очень хотелось). Уже давно смотрим на «Элвисы». Увы, сроки… Потому смотрим, но… Не ставим. Держим в памяти и «Байкал»ы. Хотя, конечно, там грустно в части потребления. Не для батареек.

                                        Обидно что так и не получилось мобильного SPARC'а. И что разработчики не решились на AArm64. Боюсь очень скоро (если не уже) прикладником будет не хватать 32-разрядной архитектуры. И будущее ее туманно. В контроллерах (кроме Cortex-M) она явно избыточна, а в компьютерах… Уже наблюдается отказ от 32 бит, и смогут ли производители чипов обеспечить хотя бы поддержку актуального Linux с комплектом базовых утилит без помощи сообщества — тот еще вопрос.
                                          0
                                          А откуда такой скепсис по поводу Linux на arm64? Дистрибутивы под эту архитектуру есть и работают. И почему производители чипов должны обходиться без помощи сообщества, если Linux изначально создавался сообществом и сообществом же развивается?
                                            0
                                            Хм… Видимо я не совсем корректно выразился. Все с точностью до наоборот. Сожаление есть как раз по поводу того, что никто из отечественный микросхемостроителей не хочет строить чипы на базе 64-разрядных ядер ARM. У всех лицензированы 32-разрядные ядра и «с ними бы разобраться». На каждой выставке пытаю на тему «Когда уже?» и каждый раз получаю ответ «Даже в планах нет.»

                                            А то, что Linux на AArm64 работает я прекрасно знаю. Было бы не так, мне бы и жуки такие были неинтересны.

                                            Но, чтоб комментарий просто так не пропадал… Motorolla, Freescale а затем и NXP весьма своеобразно понимают помощь от сообщества. Типа мы что-то выкинули, а вы уже дотачивайте. Это плохой путь. Все же у производителя чипа должны быть системщики, которые будут поддерживать актуальные версии загрузчиков и ядер для самых популярных систем. Linaro при всех его достоинствах замкнулся в себе и погряз в BLOB'ах. ST позиционирует правильный расклад — мы держим системщиков и максимум коммитим (и доводим до ума) в OpenSource. На деле все грустнее. Даже их продвигаемый MP1 нельзя взять и полноформатно завести взяв код с DenX (u-boot) и kernel.org (Linux). Тут причина — секретные режимы и разделение железа между ними. Лучше бы, чтоб для секретных режимов надо было ковыряться, а несекретный заводился по щелчку. Но, я ж не могу учить жизни ST Microelectronics. У остальных производителей (Marlvell, Broadcom, Ralink и прочие) или так же или хуже. Наши честно пытаются. Но… Хоть самому к ним работать иди (За такие деньги и работать? (с) Хроники Лаборатории) — пишут, но пишут так что накат свежих версий крайне сложен.
                                              +1
                                              никто из отечественный микросхемостроителей не хочет строить чипы на базе 64-разрядных ядер ARM

                                              Ну здравствуйте, приплыли. А это тогда что такое, по-Вашему? :)
                                              www.baikalelectronics.ru/products/238
                                                +1
                                                Здравствуйте. ;-)
                                                Очевидно виноват. Надо выбираться из анабиоза. К стыду не знал. Посмотрим, что за зверь… Но фраза про «Энергопотреление менее 30 W» практически ставит крест на нем в наших применения (работа от батарейки). Разве что на танке возить… Но уже что-то.
                                                  +2
                                                  Ну Вы же не ожидаете от «десктопных» процессоров Intel и AMD возможности питания от батарейки :)
                                                    0
                                                    Но я ожидаю наличия рядом ноутбучных (а еще лучше планшетных) вариантов.

                                                    У AMD в свое время была шикарная серия ELAN'ов, у INTEL практически все серии от i80186 и i386ex до Atom & Celeron подразумевали промышленное (встраиваемое) или автономное (ноутбучно-планшетное) применение.

                                                    Увы, мне (скорее моей организации, конечно) десктопно-, серверно- и прочие возимые варианты не интересны. Впрочем, надежда не потеряна. Ведь с той же К1879ХБ1Я дело не пошло по сути из-за ерунды. I2S они сделали только не выход. А нам надо и входной. Пришлось городить огород и ставить USB-Audio и расширять плату. Так что надеемся и верим.
                                                      +1
                                                      К слову, максимум 30Вт может оказаться и не настолько страшным. В документации указаны самы максимальные токи по разным каналам (что редко бывает у буржуев — как минимум в открытом виде) и проссумировано. 28 с копейками и есть те самы «менее 30». Потребление на типовых задачах должно быть меньше. Вопрос только насколько меньше. И насколько хорошо реализованы power-save режимы и технологии. В любом случае документация конца 2019 года. Не удивительно что пропустил… А может оказаться довольно интересным вариантом.
                                                        +1

                                                        Ну так процессор совсем недавно вышел, широкой публике представляли осенью 2019 года (даже по Euronews сюжет был :))
                                                        Если у Вашей организации действительно есть интерес, напишите производителю e-mail или позвоните — без ответа не останетесь.

                                                          0
                                                          Цепь неминуемых событий уже запущена… Но пока голова болит у руководства. У меня будет позже. Если, будет, конечно. Устал я в последнее время горы чайной ложкой перемещать, море решетом вычерпывать и другие чудеса творить. Надоело.
                                            0
                                            Как-то в статье упомянули, но не рассказали более подробно о НИИИС (https://niiis-micro.ru/). Ребята активно занялись темой радстойкой элементной базой. Видел отчеты по радиспытаняим их новой продукции — весьма прилично. На практике использовали их стойкое ОЗУ, опыт положительный. Есть своя линейка.

                                            Так же еще хотел упомянуть о новой разработке НТЦ Модуль по ОКР Обработка-И10. Радстойкая СНК с PowerPC и стандартным набором периферии (SpW, МКО, UART, SPI, Ethernet, SDIO, GPIO). Частота до 200МГц. Будет две версии: BGA пластик и керамика с столбиками. Чипы есть и проходят тестирование. Стойкость в основном за счет технологии и библиотек + Хэмминг на памяти.
                                              +2
                                              Как-то в статье упомянули, но не рассказали более подробно о НИИИС
                                              Это все потому, что я не собирался освещать работу всех 100+ российских дизайн-центров. То есть вообще я могу, но материала получится не на статью, а на статью УК РФ книгу. Да и аналитики в Лэнгли могут забеспокоиться о сохранности своих рабочих мест)
                                              На всякий случай (а то вдруг аналитики не только в Лэнгли беспокоятся), еще раз повторю, что вся информация в статье взята их открытых источников и свободно гуглится.

                                              Конкретно НИИИС — отраслевой институт Росатома, и они занимаются радстойкостью больше для своих профильных применений, насколько я знаю. Но, разумеется, очень многое без проблем в космосе тоже можно использовать.

                                              Есть своя линейка.
                                              Трехмикронной линейкой, мне кажется, никого не удивить) Вот если бы у них была линейка на 28 или хотя бы 180 нм, это было бы что-то примечательное.

                                              Так же еще хотел упомянуть о новой разработке НТЦ Модуль по ОКР Обработка-И10
                                              Учитывая состояние дел в отрасли, у меня есть важное правило: не говорить о продукте как минимум до тех пор, пока ОКР не сдан. А то кремний на бумаге в России даже популярнее, чем кремний на сапфире.
                                                0
                                                Это все потому, что я не собирался освещать работу всех 100+ российских дизайн-центров.

                                                Ну дизайнцентров то много, а вот реальных производителей процессоров, да еще для космоса можно по пальцам пересчитать. Вроде разговор то идет именно о них, а упомянули только Миландр и НИИСИ.
                                                Трехмикронной линейкой, мне кажется, никого не удивить)

                                                Мне ребята говорили, что там получше дела… 0.25/0.35 мкм
                                                А то кремний на бумаге в России даже популярнее, чем кремний на сапфире.

                                                Определенно, хотя по моему опыту это в основном касается разработок Микрона) А Модулевский процессор есть, работает, держал в руках. Конечно не без мелких проблем, но такие сложные вещи с первой выпечки редко когда на 100% работоспособны.
                                                  +1
                                                  Ну дизайнцентров то много, а вот реальных производителей процессоров, да еще для космоса можно по пальцам пересчитать. Вроде разговор то идет именно о них, а упомянули только Миландр и НИИСИ.
                                                  Если мы читаем одну и ту же статью, то в ней упомянуты девять производителей: НИИСИ, НИИИС, НИИЭТ, НИИМА, Ангстрем/ЦР, Миландр, Модуль и на сдачу еще МЦСТ.
                                                  А чтобы писать подробнее, нужна открытая информация, которой обычно нет. Так-то я очень много всякого знаю.

                                                  Мне ребята говорили, что там получше дела… 0.25/0.35 мкм
                                                  Говорить я тоже много чего могу, в том числе конкретно про линейку в НИИИС. Но не буду, потому что открытых источников, чтобы подтвердить свои слова, у меня нет.
                                                0
                                                Не смог осилить 2 стать целиком — т.к. много технических деталей для спецов в этой отрасли. Меня мучает один вопрос — можно ли сделать совсем уж по топорному и все микросхемы укрыть от радиации в каких-нибудь свинцовых ящечках? Я подозреваю, что если бы можно было так сделать то уже бы давно сделали. Расскажите, пожалуйста, об этом.
                                                  +4
                                                  Во-первых, свинцовый ящик очень много весит, а значит его вывод на орбиту очень дорог или, если мы говорим о высоких орбитах, вовсе невозможен. На межпланетных научных миссиях и так каждый грамм экономят и удлиняют миссии на несколько лет, чтобы за счет гравитационных маневров дополнительно разогнаться, там точно не до свинцовых ящиков.

                                                  Во-вторых, свинцовый ящик решает только одну из трех проблем — полную дозу.

                                                  В-третьих, при попадании одиночных частиц в свинцовый ящик могут происходить ядерные реакции, после которых внутрь ящика попадут продукты этих реакций, которые могут нанести больше вреда, чем исходное излучение. То есть, решая одну проблему, свинцовый ящик не только не решает, но и усугубляет две других.

                                                  Там, где критичная проблема — именно полная доза излучения, защиту действительно усиливают, более толстыми стенками, расположением чипа поглубже внутри конструкции аппарата. Где-то — и свинцовыми пластинками. Но это не в коем случае не панацея, а только один из множества приемов, которые можно и нужно использовать, чтобы спутник нормально работал.
                                                    +1
                                                    1) Получилось бы как в старом анекдоте «Портативный — снабжён ручкой для переноски» и как в ералаше "«Стой, ты батарейки забыл»
                                                    2) Из свинца, при облучении, может полезть много чего интересного — можно в комменты к первой статьи залезть.
                                                    п.с. Я буду обновлять страницу перед ответом…
                                                      +1
                                                      Вообще, для каждого КА, в зависимости от орбиты и условий эксплуатации, проводят моделирование радиационного воздействия с учетом расположения и ориентации всех приборов. Иногда местами утолщают стенки аппаратуры или меняют ее расположение. Кстати из этого моделирования и вытекают требования к элементной базе и ее тестированию. Вот, например, НАСА делали ящик из 1см титана для Юноны, так как по прогнозам ожидали суммарную дозу за время эксплуатации до 2МРад на орбите Юпитера.
                                                      0

                                                      Я так-то и не ожидал увидеть x86 в космосе, но неужели их вообще не летало? Даже по ошибке?

                                                        +2
                                                        Почему не летали? Радстойкие 386 и 8085 летали в количествах, в первой части статьи об этом написано.
                                                        Ну и всегда есть ноутбуки на МКС, в них раньше Pentium I стояли, и сейчас, если что-то новое завезли, то точно с х86 процессорами.
                                                        0
                                                        Как-то всё упор на военных/секретность/ленгли))

                                                        А как дела у гражданских/коммерческих/пионерских проектов?
                                                        Их, кажется уже больше чем, государственных, пусть и пока не у нас в стране.
                                                          0
                                                          А как дела у гражданских/коммерческих/пионерских проектов?
                                                          У гражданских и коммерческих проектов радстойких микропроцессоров? Никак у них дела, никто в здравом уме не будет такое без госдотаций разрабатывать. С микросхемами попроще хоть какие-то варианты есть, а со сложными чипами окупиться нет шансов, слишком мал рынок.
                                                          0
                                                          Вот тут у меня опять заглючил редактор комментариев, поэтому текст пришлось удалить и переставить в ту ветку, в которой он должен был быть(

                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                          Самое читаемое