About / Advertise
Processor- och minnestillverkare måste tänka på inverkan från bakgrundsstrålningen om vi ska få säkra datorer. Det visar en avhandling som presenterades på institutionen för fysik och mätteknik på Linköpings universitet.
- När programvaran blivit mer tillförlitlig måste också hårdvaran bli det, säger den nyblivne doktorn Peter Hazucha.
Hans forskning visar att det inte bara är i rymdfarkoster och flygplan som det är nödvändigt att tänka på de problem bakgrundsstrålningen kan orsaka. Strålningen kan bestå av partiklar både från radioaktivt sönderfall och kosmisk strålning. Energin från dessa partiklar är stor nog för att ladda upp eller ladda ur en nod i en krets. Det kan i sin tur leda till att en felaktig bit lagras i ett minne eller logisk vippa och ge upphov till förlorad information eller ett slumpässigt fel.
Målet för Peter Hazuchas forskning har varit att ta reda på hur ofta fel inträffar i digitala CMOS-kretsar. Mätningarna visade att ett 1 Mbit statiskt minne som är tillverkat i en 0,6 µm-process utsätts för ett fel vart 160 år om det är placerat på havsnivå. Placeras samma minne på ett flygplan inträffar i stället ett fel varje år. Minskas spänningen från 5 V till 3,3 V ökas felfrekvensen fyra gånger enligt mätningarna.
Simuleringarna visar att samma minne tillverkat i en 0,1 µm-process har en fjärdedel så stor felfrekvens. Dels eftersom kretsens area blir mindre och den då inte träffas av lika många partiklar och dels på grund av högre dopning i substratet.
Det innebär att en krets i 0,1 µm-teknik men med samma area som en 0,6 µm-teknik kommer att ha en felfrekvens som ökar med en faktor åtta. Peter Hazucha räknar med att ett 32 Mbit minne i 0,1 µm-teknik kommer att få ett fel vart sjätte år vid marknivå och ett var tjugonde dag på flyghöjd.
- Slutsatsen är att man måste tänka på hur stor tillförlitlighet man kräver när man designar en krets. För servrar som kräver stor tillförlitlighet kan problemet inte försummas.
Hans forskning visar att det inte bara är i rymdfarkoster och flygplan som det är nödvändigt att tänka på de problem bakgrundsstrålningen kan orsaka. Strålningen kan bestå av partiklar både från radioaktivt sönderfall och kosmisk strålning. Energin från dessa partiklar är stor nog för att ladda upp eller ladda ur en nod i en krets. Det kan i sin tur leda till att en felaktig bit lagras i ett minne eller logisk vippa och ge upphov till förlorad information eller ett slumpässigt fel.
Målet för Peter Hazuchas forskning har varit att ta reda på hur ofta fel inträffar i digitala CMOS-kretsar. Mätningarna visade att ett 1 Mbit statiskt minne som är tillverkat i en 0,6 µm-process utsätts för ett fel vart 160 år om det är placerat på havsnivå. Placeras samma minne på ett flygplan inträffar i stället ett fel varje år. Minskas spänningen från 5 V till 3,3 V ökas felfrekvensen fyra gånger enligt mätningarna.
Simuleringarna visar att samma minne tillverkat i en 0,1 µm-process har en fjärdedel så stor felfrekvens. Dels eftersom kretsens area blir mindre och den då inte träffas av lika många partiklar och dels på grund av högre dopning i substratet.
Det innebär att en krets i 0,1 µm-teknik men med samma area som en 0,6 µm-teknik kommer att ha en felfrekvens som ökar med en faktor åtta. Peter Hazucha räknar med att ett 32 Mbit minne i 0,1 µm-teknik kommer att få ett fel vart sjätte år vid marknivå och ett var tjugonde dag på flyghöjd.
- Slutsatsen är att man måste tänka på hur stor tillförlitlighet man kräver när man designar en krets. För servrar som kräver stor tillförlitlighet kan problemet inte försummas.
Jonas Ryberg
