Les chercheurs développent des puces informatiques tolérantes à l’espace plus petites et plus efficaces

L’espace est un environnement très volatile. Des facteurs tels que le rayonnement, les températures extrêmes et les débris font de l’espace un environnement difficile pour la technologie opérationnelle. En particulier, le rayonnement peut avoir des effets dévastateurs sur les puces informatiques.

Rayonnement spatial, de éruptions solaires ou rayons cosmiques galactiquesmodifie les propriétés électriques d’un circuit intégré. Les parties les plus vulnérables d’une puce informatique aux effets de rayonnement sont les éléments de stockage de données, comme les tongs (FF) couramment utilisés dans la logique numérique. Alors que l’électronique du radiation (rady-dure) existe déjà pour résister à des environnements de rayonnement sévère, les chercheurs de Carnegie Mellon ont fabriqué des puces rady-durables compactes qui atteignent une tolérance de rayonnement équivalente ou une meilleure tolérance aux rayonnements que les conceptions conventionnelles de radiothérapie.

L’équipe a remporté le prix du meilleur papier pour son papier, « Un toxonde tolérant aux erreurs pour le durcissement de la configuration EFPGA dans le processus FINFET 22 nm », au récent Conférence de conception, d’automatisation et de test en Europe (date) tenu à Lyon, en France. Le travail est une collaboration avec Sandia National Labs sur la microélectronique tolérante aux rayonnements pour les applications de l’espace et de l’aérospatiale.

« Comme les FF sont l’un des éléments les plus courants d’une puce, la réduction de la zone de la FF a une réduction significative de la zone globale des puces », explique Ken Mai, scientifique principal des systèmes du département d’ingénierie électrique et informatique et auteur de l’article. « La surface inférieure entraîne une baisse des coûts de fabrication, des performances plus élevées et une meilleure efficacité énergétique, ce qui est particulièrement important pour les applications spatiales. »

La plupart des puces dans l’espace utilisent des conceptions FF qui occupent plus de surface sur la puce que celle que l’équipe a conçue. Le nœud de l’invention est que l’équipe a atteint la même ou meilleure tolérance des rayonnements que les conceptions FF conventionnelles, mais dans une zone plus petite.

« Bien que les composants ou transistors spécifiques utilisés ne soient pas spécifiques à Carnegie Mellon, la façon dont ils sont organisés est notre propre invention », explique Mai.

Les conceptions FF robustes traditionnelles utilisent une redondance triple modulaire, un vote majoritaire de trois copies du même bloc de circuit, pour assurer un fonctionnement sans erreur. Cette conception mise à jour réutilise certains des composants d’un seul FF de base pour atteindre le même niveau de tolérance de rayonnement sans les frais généraux de surface élevée de trois copies du FF.

Actuellement, l’équipe conçoit des prototypes complets de système sur la puce et prévoit de tester et de se déployer sur un CubeSat en 2026 en collaboration avec le parcours de laboratoire de conception-construction de spatial de Brandon Lucia et de Zac Machester.