Спутник на "некосмических" компонентах

Оценка стойкости ВМПП к нейтронному излучению
Фирма Actel Corp. опубликовала сообщение, показывающее, что обычный поток нейтронов даже на поверхности Земли может изменять конфигурацию вентильных матриц, программируемых пользователем (ВМПП) с использованием СОЗУ. Это сообщение базируется на тестах, выполненных на нейтронно-лучевой системе Лос Аламосской национальной лаборатории. Тесты проводились над приборами с 0,22 мкм проектными нормами с использованием флэш-памяти и приборами с 0,15 мкм проектными нормами с использованием антиперемычек фирмы Actel и СОЗУ ВМПП с проектными нормами 0,13 мкм фирмы Altera, СОЗУ ВМПП Spartan с проектными нормами 90 нм фирмы Xilinx. Тесты проводились в соответствии со стандартом JESD-98. Стандарт описывает как метод ускоренного тестирования на долговечность при нейтронном излучении, так и оценку сбоев при нормальных уровнях атмосферного излучения.
В результате получения дозы облучения у СОЗУ ВМПП ЕР1С20 (1 миллион вентилей) фирмы Altera выявлено 435 функциональных сбоев, у СОЗУ ВМПП XC3S1000 (1 миллион вентилей) фирмы Xilinx выявлено 1936 нарушений конфигурации элементов и 405 функциональных ошибок, у СОЗУ ВМПП XC2V3000 (3 миллиона вентилей) фирмы Xilinx выявлено 3459 и 349 функциональных ошибок. У ВМПП АХ1000 (антиперемычки) и АРА1000 (антиперемычки) фирмы Actel функциональные ошибки не были выявлены.
Используя формулы JESD-89, были предсказаны данные на уровне моря, которые для прибора фирмы Altera составили 460 FIT (failure-in-time), а для двух приборов фирмы Xilinx 320 и 1150 FIT, соответственно. Для сведения, FIT – 1 сбой за миллиард часов, т.е. около 114000 лет. Однако, если рассматривать системы, состоящие из большого количества ВМПП, то данные могут вызвать беспокойство. Например, Actel произвела оценку, что для кольцевой сети Sonet, состоящей из 64 систем, в каждой из которых использованы 64 ВМПП, при работе на высоте 5000 футов среднее время безотказной работы составляет менее 250 часов только по причине нарушения конфигурации. Для сравнения приемлемый уровень FIT для промышленных ИС составляет менее 100.
Поставщики СОЗУ ВМПП, отдавая должное, что ВМПП с антиперемычками и флэш-памятью обладают большей стойкостью против сбоев под воздействием радиации и поэтому имеют важную нишу на рынке, но на уровне моря предстоит еще определение выбора для решения проблемы. Тем более, что Xilinx проводит испытание почти 100 приборов в нескольких измерительных центрах. В результате накоплены данные в объеме 2500 приборов-лет. Кроме того, некоторые заказчики фирмы Xilinx собирают собственные данные и сверяют с указанной базой данных. Предполагается, что среднее время наработки на отказ, имея ввиду не повреждение прибора, а сбой конфигурации, дл типового прибора составляет порядка 20 лет на уровне моря. Это число может оказаться в 25 раз хуже, в зависимости от комбинации высоты и положения в пространстве. Значение FIT, связанное со сбоями, может составить несколько тысяч. Но вопрос соотношения сбоев конфигурации с повреждением прибора остается сложным. Эксперименты фирмы Actel показали, что на каждые 5 до 10 изменений конфигурации приходится одно повреждение прибора. Представитель Xilinx считает, что соотношение может быть от 6 до 100. Один из заказчиков располагает данными, что изделие 2V4000 имеет среднее время наработки на разрядный сбой 26 лет, о среднее время между повреждениями прибора каждые 42 сбоя.
Вопреки чувствительности СОЗУ ВМПП к нейтронному облучению, они используются в высокой радиационной активностью. Например, Virtex 10000 используется в контрольной схеме каждого колеса Марсохода. Во избежание риска выхода прибора из строя используется тройное резервирование, коррекция ошибок или кодов четности, резервирование по времени. Фактически Xilinx владеет инструментальными средствами, которые автоматически переводят конструкцию в конструкцию с тройным резервированием.
Пока отсутствует единое понимание того, каким образом повлияет уменьшение геометрических размеров на чувствительность к нейтронному излучению.
R. Wilson. Neutron storm swirls around FPGA reliability.
http://www.siliconstrategies.com/article/...