Альфа-удар (инженерия)
Альфа-удар — это термин, обозначающий событие, когда альфа-частица , сложная заряженная частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов, попадает в компьютер и изменяет данные или работу компонента в компьютере. [1]
Альфа-удары могут нарушить кремниевую подложку транзисторов . в компьютере из-за их электронной тормозной способности , заставляя транзистор переворачивать состояния, если заряд, передаваемый ударом, пересекает критический порог (QCrit) Это, в свою очередь, может повредить информацию, хранящуюся в этом транзисторе, и создать каскадный эффект на работу компонента, в котором он заключен. [2] [3]
История
[ редактировать ]Первой широко признанной ошибкой в компьютере, вызванной радиацией, стало появление случайных ошибок в оперативной памяти Intel 4k 2107 в конце 1970-х годов. Эту проблему исследовали Тимоти К. Мэйс и Мюррей Х. Вудс, которые (в 1979 году) сообщили, что ошибки были вызваны альфа-распадом из-за следовых количеств урана и тория, индуцированного в исходной бумаге, окружающей чип. [3]
С тех пор произошло множество случаев компьютерных ошибок из-за радиации, включая отчеты об ошибках компьютеров на борту космических кораблей, повреждение данных машин для голосования и сбои в компьютерах на борту самолетов. [4]
Согласно исследованию Hughes Aircraft Company , аномалии в спутниковой связи, связанные с галактическим космическим излучением, составляют порядка (3,1×10 −3 ) транзисторов в год. Этот показатель представляет собой оценку количества заметных каскадных ошибок связи между спутниками на один спутник. [5]
Современное влияние
[ редактировать ]Альфа-удары ограничивают вычислительные возможности компьютеров на борту высотных транспортных средств, поскольку энергия, которую альфа-частица передает транзисторам компьютера , гораздо более значима для транзисторов меньшего размера. В результате компьютеры с меньшими транзисторами и более высокой вычислительной мощностью более склонны к ошибкам и сбоям, чем компьютеры с более крупными транзисторами. [4] [2]
Одним из потенциальных решений по оптимизации производительности бортовых компьютеров космического корабля при одновременном ограничении количества ошибок в компьютере является использование радиационной защиты . В качестве радиационной защиты рассматривается множество материалов, каждый из которых имеет свой собственный компромисс между стоимостью, весом, температуропроводностью и диэлектрической проницаемостью сигнала . Одним из потенциальных решений, изучаемых учеными и инженерами, являются гидрогенизированные углеродные нановолокна, легкий материал, способный поглощать альфа-удары благодаря своей внутренней структуре. [6] [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Альфа-частицы» . 26 апреля 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Мукерджи, Шубу (2008). «Моделирование, измерение и смягчение последствий на уровне устройств и схем» . Проектирование архитектуры для мягких ошибок . стр. 43–78. дои : 10.1016/B978-012369529-1.50004-5 . ISBN 978-0-12-369529-1 .
- ^ Jump up to: а б Раух, Стюарт Э. (2007). «Мягкие ошибки в интегральных схемах, вызванные земной радиацией» (PDF) . Программные ошибки, вызванные радиацией . IEEE.
- ^ Jump up to: а б «Частицы из космоса наносят незначительный ущерб персональной электронике» . физ.орг .
- ^ Биндер, Д.; Смит, ЕС; Холман, AB (1975). «Спутниковые аномалии от галактических космических лучей». Транзакции IEEE по ядерной науке . 22 (6): 2675–2680. Бибкод : 1975ИТНС...22.2675Б . дои : 10.1109/TNS.1975.4328188 . S2CID 3032512 .
- ^ Талызин Александр В.; Лузан, Сергей; Аношкин Илья Владимирович; Насибулин Альберт Георгиевич; Цзян, Хуа; Кауппинен, Эско И.; Микушкин Валерий Михайлович; Шнитов Владимир Владимирович; Марченко Дмитрий Евгеньевич; Нореус, Даг (28 июня 2011 г.). «Гидрирование, очистка и распаковка углеродных нанотрубок реакцией с молекулярным водородом: путь к графановым нанолентам». АСУ Нано . 5 (6): 5132–5140. дои : 10.1021/nn201224k . ПМИД 21504190 .
- ^ Уилсон, Дж.В.; Шинн, Дж.Л.; Трипати, РК; Синглетри, Колорадо; Клаудсли, Миссисипи; Тибо, ЮАР; Читвуд, FM; Шиммерлинг, В.; Кучинотта, ФА; Бадхвар, Грузия; Нур, АК; Ким, МОЙ; Бадави, ФФ; Хейнбокель, Дж. Х.; Миллер, Дж.; Зейтлин, К.; Хайльбронн, Л. (август 2001 г.). «Вопросы радиационной защиты дальнего космоса». Акта Астронавтика . 49 (3–10): 289–312. Бибкод : 2001AcAau..49..289W . дои : 10.1016/s0094-5765(01)00107-2 . ПМИД 11669118 .
 | Эта компьютерной инженерии, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |