Топология резервирования NAND2 по функции ДНФ

Топология резервирования NAND2 по функции ДНФ

 

Одним из распространенных способов повышения надежности электронных изделий является использование структурной избыточности – введение в цифровую систему дополнительных резервных элементов, каналов, устройств и микросхем. Такой подход многократно увеличивает стоимость, вес, габариты и потребляемую мощность изделия, но оправдан для так называемых критических областей применения, например, в медицинской аппаратуре, аппаратуре атомной энергетики, в авионике, в космической и военной технике. Поэтому исследования, позволяющие сократить затраты на обеспечение надежности при сохранении ее высокого уровня, особенно актуальны. Ученые Пермского Политеха, моделируя различные варианты резервирования и анализируя их эффективность, предложили решение, позволяющее обеспечить снижение мощности потребляемой аппаратурой, обеспечивая высокий уровень отказоустойчивости.

Исследование опубликовано в журнале «Технологии и компоненты микро- и наноэлектроники» (2022 г.)

Пермские политехники продвинулись в исследованиях резервирования на уровне транзисторов, позволяющего защитить логические элементы микросхем от отказов и сбоев, которые могут быть вызваны внешними факторами, например, высокой или низкой температурой, давлением, радиацией и др. При этом используется так называемое расчетверение: каждый транзистор заменяется на особенным образом соединенные между собой четыре транзистора. Такой подход позволяет обеспечить надежную работу системы в случае проблем с одним из транзисторов в каждой «четверке», а такие случаи бывают, например, при воздействии на аппаратуру тяжелой заряженной частицы, пронзающей космический аппарат.

Топология резервирования NAND2 по функции КНФ

Топология резервирования NAND2 по функции КНФ

 

Ученые исследовали несколько вариантов размещения резервных транзисторных структур в микрочипах и с помощью компьютерного моделирования оценили характеристики их работы. Полученные данные используются для выявления наиболее эффективной структуры логических элементов, позволяющей снизить энергопотребление микрочипа в целом или уменьшить площадь кристалла кремния, необходимого для его реализации. 

— Предложенный метод поиска оптимальной структуры логического элемента позволит отечественным конструкторам создавать надежные микросхемы с уменьшенным энергопотреблением для высоконадежного оборудования, используемого в тех сферах, где цена ошибки высока, например, медицина, космос, атомная энергетика и авиация, — объясняет аспирант, ассистент кафедры автоматики и телемеханики электротехнического факультета ПНИПУ Максим Никитин.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Пермского Политеха