Защита электроники от радиации: Инновации Fraunhofer

Современные технологии, от спутниковой связи до медицинского оборудования, полагаются на электронику, способную выдерживать экстремальные условия. Космическая радиация и высокоэнергетическое излучение представляют серьезную угрозу для компонентов, вызывая сбои, ошибки и ускоренное старение. Поэтому для спутников, работающих десятилетиями, и медицинских приборов, таких как КТ-сканеры, необходима особо прочная и радиационно-стойкая электроника.

Чтобы обеспечить долговечность и надежность схем, разработчикам чипов необходимо учитывать факторы воздействия, включая радиацию, уже на этапе проектирования. Однако небольшие компании и исследовательские институты часто не имеют доступа к полной информации о характеристиках компонентов, что ограничивает их возможности в использовании передовых технологий.

В рамках проекта FlowSpace исследователи из Института Фраунгофера прикладных исследований полупроводниковых структур (Fraunhofer IIS) совместно с партнерами разрабатывают решение для повышения устойчивости электроники. Цель – создать инструмент с открытым исходным кодом, который сделает передовые технологии доступными для широкого сообщества, включая университеты и малые предприятия.

«Мы хотим сделать электронику еще более прочной и надежной с помощью инструмента с открытым исходным кодом», — поясняет Роланд Янке, руководитель отдела методологии проектирования в подразделении адаптивных систем Fraunhofer IIS. Открытый набор для проектирования процессов (PDK) выступает в роли интерфейса между разработчиками компонентов и проектировщиками микросхем. Свободно доступная информация о компонентах позволяет дизайнерам понимать их поведение и особенности использования, например, учитывая старение компонентов на ранних этапах разработки.

В лабораториях проекта FlowSpace команда Янке моделирует долгосрочное воздействие радиации на компоненты. Используя математические модели и измерения, ученые имитируют, как компонент будет стареть и функционировать после 10-летнего периода облучения. Эта работа позволяет оптимизировать проектирование схем для радиационно-опасных применений.

Разработчики микросхем часто предусматривают избыточность в критически важных частях схем для предотвращения сбоев. Новая разработка позволяет сократить необходимую площадь микросхемы для резервирования, будучи совместимой с уменьшающимися полупроводниками, которые более чувствительны к радиации. Уменьшение размеров компонентов особенно важно для космических модулей, так как это способствует экономии энергии, пространства и веса.