Científicos de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI (Rusia) y el Instituto de Investigación Científica de Análisis de Sistemas de la Academia de Ciencias de Rusia han desarrollado recientemente componentes para diseñar circuitos asíncronos tolerantes a fallas. que se puede utilizar en vehículos espaciales.

Los microcircuitos que se utilizan tradicionalmente en automóviles y computadoras no se adaptan bien a los vehículos espaciales debido a su baja confiabilidad cuando están sujetos a la radiación espacial. En el espacio, Los iones de alta energía causan errores y fallas en los dispositivos. Por lo tanto, en el desarrollo de ASIC (circuitos integrados de aplicación específica) para naves espaciales, Los científicos necesitan crear métodos especiales para mejorar la tolerancia a fallas (en pocas palabras, fiabilidad).

"Lo que pasa con los circuitos síncronos es que su complejidad, al igual que la cantidad de elementos en el chip del circuito, está aumentando constantemente, "dijo Maxim Gorbunov, profesor asistente en MEPhI. "Secciones de estos circuitos, que se encuentran a gran distancia, deben sincronizarse de acuerdo con sus velocidades de reloj (los ciclos de reloj de una CPU por segundo). Lo que significa, si las señales producidas por el generador de reloj no se encuentran dentro de los intervalos de tiempo exactos, el circuito simplemente deja de funcionar ".

Este es un problema de ingeniería complejo que incluye el deterioro de las características del microchip, Dijo Gorbunov. Es por eso que los circuitos asincrónicos, que no requieren sincronización de frecuencia de reloj, se consideran tan prometedores en la actualidad.

"En los circuitos asíncronos, la conmutación se produce en paralelo y sin demora; esto hace que estos circuitos sean más eficientes y más intensivos en energía que sus homólogos síncronos, ", Explicó Gorbunov." Los datos llegan a la unidad de procesamiento tan rápido como lo permite la ruta de datos del procesador, y se procesa siempre que los chips de microcircuito respectivos estén listos ".

En lo que respecta a la metodología de diseño de estos circuitos, es mucho más problemático ya que no existe una ruta estándar para diseñarlos. A pesar de que la idea general para diseñar circuitos asíncronos se propuso en la década de 1970, la mayoría todavía trabaja principalmente con circuitos síncronos.

"Hemos explorado las posibilidades técnicas de los circuitos síncronos hasta sus límites, "Gorbunov dijo." Hoy, Los parámetros de diseño (el tamaño mínimo de los elementos del microcircuito) no superan los diez nanómetros. Los circuitos asíncronos con los mismos parámetros de diseño funcionarían más rápido que sus homólogos síncronos, ya que no requerirían sincronización ".

Por lo tanto, los científicos rusos decidieron crear nuevos elementos para microcircuitos asíncronos más rápidos y confiables. El artículo, que fue publicado en la revista Acta Astronautica , informa sobre los elementos C de Muller resistentes a fallas, las puertas lógicas básicas que se utilizan en el diseño de circuitos asíncronos.

Los elementos C son dispositivos lógicos con un elemento de memoria incorporado. Básicamente son bloques de construcción con dos entradas; cuando coinciden, la señal continúa, pero cuando no lo hacen, los elementos almacenan el valor anterior en su memoria.

"Al aplicar el método DICE (celda de enclavamiento dual), que se utiliza ampliamente en el diseño de circuitos síncronos, a tres diseños de elementos C, obtuvimos tres nuevos diseños de elementos C DICE con tolerancia a fallas mejorada, "dijo otro autor del artículo, Igor Danilov, Jefe del Departamento de Circuitos VLSI Tolerantes a Fallas Resistentes a la Radiación en el Instituto de Investigación Científica de Desarrollo de Sistemas de RAS.

Los investigadores afirman que este nuevo desarrollo se puede utilizar en el diseño de microcircuitos asíncronos con tolerancia a fallas mejorada para vehículos espaciales sofisticados.