Порушення в результаті одиничної події (англ. Single Event Upset, SEU), також відоме як помилка в результаті однієї події (англ. Single Event Error, SEE), є зміною стану, викликаною однією іонізуючою частинкою (іонами, електронами, фотонами…), що вражає чутливий вузол мікроелемента, електронні пристрої, такі як мікропроцесор, напівпровідникова пам'ять або транзистори. Зміна стану є результатом вільного заряду, створеного іонізацією у важливому вузлі логічного елемента або поблизу нього (наприклад, «біт» пам'яті). Помилка виводу або роботи пристрою, викликана в результаті удару, називається SEU або .
Історія
Порушення в результаті одиничних подій вперше були описані під час наземних ядерних випробувань з 1954 по 1957 рік, коли спостерігалося багато аномалій в електронному обладнанні моніторингу. Подальші проблеми спостерігалися в космічній електроніці протягом 1960-х років, хоча було важко відокремити м'які збої від інших форм перешкод. У 1972 році супутник Hughes зазнав збою, коли зв'язок із супутником був втрачений на 96 секунд, а потім знову захоплений. Науковці д-р Едвард С. Сміт, Ел Холман і д-р Ден Біндер пояснили аномалію порушенням в результаті одиничних події (SEU) і опублікували першу статтю SEU в журналі IEEE Transactions on Nuclear Science у 1975 році У 1978 році і М. Х. Вудс альфа-частинок в пакувальних матеріалах. У 1979 році Джеймс Зіглер з IBM разом з В. Ленфордом з Єльського університету вперше описали механізм, за допомогою якого космічний промінь на рівні моря може викликати порушення в електроніці. У 1979 році також було проведено перше в світі випробування «ефектів одиничних подій» важких іонів на прискорювачі частинок, проведене в 88-дюймовому циклотроні та Беватроні Національної лабораторії Лоуренса Берклі.
Причина
Земні SEU виникають через зіткнення космічних частинок з атомами в атмосфері, створюючи каскади або зливи нейтронів і протонів, які в свою чергу можуть взаємодіяти з електронними схемами. При глибоких субмікронних геометріях це впливає на напівпровідникові прилади в атмосфері.
У космосі іонізуючі частинки високої енергії існують як частина природного фону, званого галактичними космічними променями (GCR). Події сонячних частинок і протони високої енергії, що затримані в магнітосфері Землі (радіаційні пояси Ван Аллена), посилюють цю проблему. Висока енергія, пов'язана з явищем у середовищі космічних частинок, як правило, робить підвищене екранування космічних кораблів марним з точки зору усунення SEU та катастрофічних одноразових явищ (наприклад, деструктивного замикання). Вторинні атмосферні нейтрони, які генеруються космічними променями, також можуть мати достатньо високу енергію для створення СЕУ в електроніці під час польотів літаків над полюсами або на великій висоті. Слідові кількості радіоактивних елементів в корпусах мікросхем також призводять до SEU.
Тестування на чутливість до порушенням в результаті одиничної події
Чутливість пристрою до SEU можна емпірично оцінити, помістивши випробувальний пристрій у потік частинок на циклотроні або іншому прискорювачі частинок. Ця конкретна методологія тестування особливо корисна для прогнозування частоти м'яких помилок у відомих космічних середовищах, але може бути проблематичною для оцінки земних м'яких помилок від нейтронів. У цьому випадку необхідно оцінити велику кількість деталей, можливо, на різних висотах, щоб знайти фактичну швидкість порушення.
Інший спосіб емпірично оцінити толерантність до SEU — це використовувати камеру, екрановану для випромінювання, з відомим джерелом випромінювання, таким як цезій-137.
Під час тестування мікропроцесорів на SEU, програмне забезпечення, яке використовується для використання пристрою, також має бути оцінено, щоб визначити, які секції пристрою були активовані під час SEU.
Порушенням в результаті одиничної події та схемотехніка
За визначенням, SEU не руйнують залучені схеми, але вони можуть викликати помилки. У космічних мікропроцесорах однією з найбільш вразливих частин часто є кеш-пам'ять 1-го і 2-го рівнів, оскільки вони повинні бути дуже малими і мати дуже високу швидкість, а це означає, що вони не утримують багато заряду. Часто ці кеші відключаються, якщо наземні проекти налаштовуються для збереження SEU. Іншою вразливістю є кінцевий автомат у мікропроцесорному керуванні через ризик переходу в «мертві» стани (без виходів), однак ці схеми повинні керувати всім процесором, тому вони мають відносно великі транзистори для забезпечення відносно великого електричного струму. течії і не такі вразливі, як можна було б подумати. Ще одним вразливим компонентом процесора є оперативна пам'ять. Щоб забезпечити стійкість до SEU, часто використовується пам'ять для виправлення помилок разом із схемою для періодичного зчитування (що призводить до виправлення) або (якщо читання не призводить до виправлення) пам'яті помилок, перш ніж помилки переповнюють схему виправлення помилок.
У цифрових і аналогових схемах SEU може спричинити поширення одного або кількох імпульсів напруги (тобто збоїв) по схемі, і в цьому випадку це називається перехідним процесом однієї події (SET). Оскільки імпульс, що розповсюджується, технічно не є зміною «стану», як у SEU пам'яті, слід розрізняти SET і SEU. Якщо SET поширюється через цифрову схему і призводить до неправильного значення, зафіксованого в послідовному логічному блоці, він вважається SEU.
Проблеми з апаратним забезпеченням також можуть виникати з пов'язаних причин. За певних обставин (як конструкції схеми, технологічного процесу, так і властивостей частинок) тиристор, властивий CMOS-конструкціям, може бути активований, фактично викликаючи очевидне коротке замикання від живлення до землі. Ця умова називається , і за відсутності конструктивних контрзаходів часто руйнує пристрій через . Більшість виробників розробляють так, щоб запобігти замиканню, і тестують свою продукцію, щоб переконатися, що замикання не відбувається від ударів атмосферних частинок. Щоб запобігти замиканню в просторі, часто використовуються епітаксійні підкладки, кремній на ізоляторі (SOI) або (SOS) для подальшого зниження або усунення сприйнятливості.
Відомі порушенням в результаті одиничної події
- На виборах 2003 року в муніципалітеті Брюсселя Шербек (Бельгія) аномальна зареєстрована кількість голосів викликала розслідування, яке прийшло до висновку, що SEU відповідальний за надання кандидату 4096 додаткових голосів. Можливість порушення в одній події припускається тим, що різниця в голосах еквівалентна степені двійки, 212.
- У 2013 році спідранер відеоігри Super Mario 64, який використовує консоль Nintendo 64, зазнав збою, який телепортував Маріо вище на етапі «Тік-так». Вважається, що це було викликано SEU, який перевернув восьмий біт першого байта висоти Маріо. що підняло їх на вищу платформу.
Див. також
Посилання
- Neutron-Induced Single Event Upset (SEU) FAQ, Microsemi Corporation, процитовано 7 жовтня 2018,
The cause has been traced to errors in an on-board computer suspected to have been induced by cosmic rays.
- Binder, Smith, Holman (1975). Satellite Anomalies from Galactic Cosmic Rays. IEEE Transactions on Nuclear Science. NS-22, No. 6 (6): 2675—2680. doi:10.1109/TNS.1975.4328188 — через IEEE Explore.
- Petersen, Koga, Shoga, Pickel, & Price (2013). «The Single Event Revolution». IEEE Transactions on Nuclear Science. Vol. 60, No.3.
- Ian Johnston (17 лютого 2017). Cosmic particles can change elections and cause planes to fall through the sky, scientists warn. Independent. Процитовано 5 вересня 2018.
- How An Ionizing Particle From Outer Space Helped A Mario Speedrunner Save Time, 16 вересня 2020, процитовано 18 лютого 2021
Подальше читання
Генеральні порушенням в результаті одиничної події;
- TC May і MH Woods, IEEE Trans Electron Devices ED-26, 2 (1979)
- www.seutest.com — Ресурси тестування на м'які помилки для підтримки протоколу тестування JEDEC JESD89A.
- Дж. Ф. Зіглер і В. А. Ленфорд, «Вплив космічних променів на комп'ютерну пам'ять», Science, 206, 776 (1979)
- Ziegler та ін. IBM Journal of Research and Development. Vol. 40, 1 (1996).
- NASA Знайомство з SEU від Центру космічних польотів Годдарда Центру радіаційного впливу
- NASA/Smithsonian абстрактний пошук.
- «Оцінка частоти розладів окремих подій», J. Zoutendyk, NASA Tech Brief, Vol. 12, № 10, ст. № 152, листопад 1988 р.
- Вимірювання м'яких помилок пам'яті у виробничих системах, щорічна технічна конференція USENIX 2007 р., стор. 275—280
- Високонадійний закріплений засув SEU та високоефективний SEU загартований триггер, Міжнародний симпозіум з якісного електронного дизайну (ISQED), Каліфорнія, США, 19-21 березня 2012 р.; Порушенням в результаті одиничної події в програмованих логічних пристроях;
- «Розлади в окремих випадках: чи варто хвилюватися?» Xilinx Corp.
- «Virtex-4: м'які помилки зменшені майже вдвічі!» А. Лесеа, Xilinx TecXclusive, 6 травня 2005 р.
- Altera Corp.
- Оцінка м'яких помилок LSI, викликаних земними космічними променями та альфа-частицями — Х. Кобаяші, К. Шираїші, Х. Цучія, Х. Усукі (усі Sony) та Ю. Нагай, К. Такахіса (Університет Осаки), 2001.
- Поширення постійної помилки, викликане SEU, у FPGA К. Морган (Університет Бригама Янга), серпень 2006 р.
- Технологія мікронапівнейтронної імунної FPGA.
Порушенням в результаті одиничної події в мікропроцесорах
- Старійшина, JH; Осборн, Дж.; Коласінський, В. А.; «Метод для характеристики вразливості мікропроцесора до SEU», IEEE Transactions on Nuclear Science, грудень 1988 р. v 35 n 6.
- SEU Характеристика цифрових схем за допомогою зважених тестових програм
- ; Магістерські та докторські дисертації, пов'язані з порушенням в результаті одиничної події
- T. Z. Fullem (2006). Radiation detection using single event upsets in memory chips. Binghamton University (M. S. Thesis). ISBN . 304928976.
- C. L. Howe (2005). Radiation-induced energy deposition and single event upset error rates in scaled microelectronic structures. Vanderbilt University (M. S. Thesis).
- J. A. Thompson (1997). Design, Construction and Programming of a Microcontroller-Based Testbench Suitable for Radiation Testing of Microelectronic Circuits. Naval Postgraduate School (M. S. Thesis).
- D. R. Roth (1991). The role of charge collection in the single event upset. Clemson University (M. S. Thesis).
- A. G. Costantine (1990). An Advanced Single Event Upset Tester. Rensselaer Polytechnic Institute (Ph. D Thesis).
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Porushennya v rezultati odinichnoyi podiyi angl Single Event Upset SEU takozh vidome yak pomilka v rezultati odniyeyi podiyi angl Single Event Error SEE ye zminoyu stanu viklikanoyu odniyeyu ionizuyuchoyu chastinkoyu ionami elektronami fotonami sho vrazhaye chutlivij vuzol mikroelementa elektronni pristroyi taki yak mikroprocesor napivprovidnikova pam yat abo tranzistori Zmina stanu ye rezultatom vilnogo zaryadu stvorenogo ionizaciyeyu u vazhlivomu vuzli logichnogo elementa abo poblizu nogo napriklad bit pam yati Pomilka vivodu abo roboti pristroyu viklikana v rezultati udaru nazivayetsya SEU abo IstoriyaPidozryuyetsya sho odinichnij zbij bortovih komp yuteriv cogo Airbus A330 pid chas 7 zhovtnya 2008 roku prizviv do polomki litaka yaka led ne zakinchivsya katastrofoyu pislya togo yak komp yuteri zaznali kilkoh nespravnostej Porushennya v rezultati odinichnih podij vpershe buli opisani pid chas nazemnih yadernih viprobuvan z 1954 po 1957 rik koli sposterigalosya bagato anomalij v elektronnomu obladnanni monitoringu Podalshi problemi sposterigalisya v kosmichnij elektronici protyagom 1960 h rokiv hocha bulo vazhko vidokremiti m yaki zboyi vid inshih form pereshkod U 1972 roci suputnik Hughes zaznav zboyu koli zv yazok iz suputnikom buv vtrachenij na 96 sekund a potim znovu zahoplenij Naukovci d r Edvard S Smit El Holman i d r Den Binder poyasnili anomaliyu porushennyam v rezultati odinichnih podiyi SEU i opublikuvali pershu stattyu SEU v zhurnali IEEE Transactions on Nuclear Science u 1975 roci U 1978 roci i M H Vuds alfa chastinok v pakuvalnih materialah U 1979 roci Dzhejms Zigler z IBM razom z V Lenfordom z Yelskogo universitetu vpershe opisali mehanizm za dopomogoyu yakogo kosmichnij promin na rivni morya mozhe viklikati porushennya v elektronici U 1979 roci takozh bulo provedeno pershe v sviti viprobuvannya efektiv odinichnih podij vazhkih ioniv na priskoryuvachi chastinok provedene v 88 dyujmovomu ciklotroni ta Bevatroni Nacionalnoyi laboratoriyi Lourensa Berkli PrichinaZemni SEU vinikayut cherez zitknennya kosmichnih chastinok z atomami v atmosferi stvoryuyuchi kaskadi abo zlivi nejtroniv i protoniv yaki v svoyu chergu mozhut vzayemodiyati z elektronnimi shemami Pri glibokih submikronnih geometriyah ce vplivaye na napivprovidnikovi priladi v atmosferi U kosmosi ionizuyuchi chastinki visokoyi energiyi isnuyut yak chastina prirodnogo fonu zvanogo galaktichnimi kosmichnimi promenyami GCR Podiyi sonyachnih chastinok i protoni visokoyi energiyi sho zatrimani v magnitosferi Zemli radiacijni poyasi Van Allena posilyuyut cyu problemu Visoka energiya pov yazana z yavishem u seredovishi kosmichnih chastinok yak pravilo robit pidvishene ekranuvannya kosmichnih korabliv marnim z tochki zoru usunennya SEU ta katastrofichnih odnorazovih yavish napriklad destruktivnogo zamikannya Vtorinni atmosferni nejtroni yaki generuyutsya kosmichnimi promenyami takozh mozhut mati dostatno visoku energiyu dlya stvorennya SEU v elektronici pid chas polotiv litakiv nad polyusami abo na velikij visoti Slidovi kilkosti radioaktivnih elementiv v korpusah mikroshem takozh prizvodyat do SEU Testuvannya na chutlivist do porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyiChutlivist pristroyu do SEU mozhna empirichno ociniti pomistivshi viprobuvalnij pristrij u potik chastinok na ciklotroni abo inshomu priskoryuvachi chastinok Cya konkretna metodologiya testuvannya osoblivo korisna dlya prognozuvannya chastoti m yakih pomilok u vidomih kosmichnih seredovishah ale mozhe buti problematichnoyu dlya ocinki zemnih m yakih pomilok vid nejtroniv U comu vipadku neobhidno ociniti veliku kilkist detalej mozhlivo na riznih visotah shob znajti faktichnu shvidkist porushennya Inshij sposib empirichno ociniti tolerantnist do SEU ce vikoristovuvati kameru ekranovanu dlya viprominyuvannya z vidomim dzherelom viprominyuvannya takim yak cezij 137 Pid chas testuvannya mikroprocesoriv na SEU programne zabezpechennya yake vikoristovuyetsya dlya vikoristannya pristroyu takozh maye buti ocineno shob viznachiti yaki sekciyi pristroyu buli aktivovani pid chas SEU Porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyi ta shemotehnikaZa viznachennyam SEU ne rujnuyut zalucheni shemi ale voni mozhut viklikati pomilki U kosmichnih mikroprocesorah odniyeyu z najbilsh vrazlivih chastin chasto ye kesh pam yat 1 go i 2 go rivniv oskilki voni povinni buti duzhe malimi i mati duzhe visoku shvidkist a ce oznachaye sho voni ne utrimuyut bagato zaryadu Chasto ci keshi vidklyuchayutsya yaksho nazemni proekti nalashtovuyutsya dlya zberezhennya SEU Inshoyu vrazlivistyu ye kincevij avtomat u mikroprocesornomu keruvanni cherez rizik perehodu v mertvi stani bez vihodiv odnak ci shemi povinni keruvati vsim procesorom tomu voni mayut vidnosno veliki tranzistori dlya zabezpechennya vidnosno velikogo elektrichnogo strumu techiyi i ne taki vrazlivi yak mozhna bulo b podumati She odnim vrazlivim komponentom procesora ye operativna pam yat Shob zabezpechiti stijkist do SEU chasto vikoristovuyetsya pam yat dlya vipravlennya pomilok razom iz shemoyu dlya periodichnogo zchituvannya sho prizvodit do vipravlennya abo yaksho chitannya ne prizvodit do vipravlennya pam yati pomilok persh nizh pomilki perepovnyuyut shemu vipravlennya pomilok U cifrovih i analogovih shemah SEU mozhe sprichiniti poshirennya odnogo abo kilkoh impulsiv naprugi tobto zboyiv po shemi i v comu vipadku ce nazivayetsya perehidnim procesom odniyeyi podiyi SET Oskilki impuls sho rozpovsyudzhuyetsya tehnichno ne ye zminoyu stanu yak u SEU pam yati slid rozriznyati SET i SEU Yaksho SET poshiryuyetsya cherez cifrovu shemu i prizvodit do nepravilnogo znachennya zafiksovanogo v poslidovnomu logichnomu bloci vin vvazhayetsya SEU Problemi z aparatnim zabezpechennyam takozh mozhut vinikati z pov yazanih prichin Za pevnih obstavin yak konstrukciyi shemi tehnologichnogo procesu tak i vlastivostej chastinok tiristor vlastivij CMOS konstrukciyam mozhe buti aktivovanij faktichno viklikayuchi ochevidne korotke zamikannya vid zhivlennya do zemli Cya umova nazivayetsya i za vidsutnosti konstruktivnih kontrzahodiv chasto rujnuye pristrij cherez Bilshist virobnikiv rozroblyayut tak shob zapobigti zamikannyu i testuyut svoyu produkciyu shob perekonatisya sho zamikannya ne vidbuvayetsya vid udariv atmosfernih chastinok Shob zapobigti zamikannyu v prostori chasto vikoristovuyutsya epitaksijni pidkladki kremnij na izolyatori SOI abo SOS dlya podalshogo znizhennya abo usunennya sprijnyatlivosti Vidomi porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyiNa viborah 2003 roku v municipaliteti Bryusselya Sherbek Belgiya anomalna zareyestrovana kilkist golosiv viklikala rozsliduvannya yake prijshlo do visnovku sho SEU vidpovidalnij za nadannya kandidatu 4096 dodatkovih golosiv Mozhlivist porushennya v odnij podiyi pripuskayetsya tim sho riznicya v golosah ekvivalentna stepeni dvijki 212 U 2013 roci spidraner videoigri Super Mario 64 yakij vikoristovuye konsol Nintendo 64 zaznav zboyu yakij teleportuvav Mario vishe na etapi Tik tak Vvazhayetsya sho ce bulo viklikano SEU yakij perevernuv vosmij bit pershogo bajta visoti Mario sho pidnyalo yih na vishu platformu Div takozhRadiacijne zmicnennya Kosmichni promeni Vidstan Hemminga Bit parnosti Kod GreyaPosilannyaNeutron Induced Single Event Upset SEU FAQ Microsemi Corporation procitovano 7 zhovtnya 2018 The cause has been traced to errors in an on board computer suspected to have been induced by cosmic rays Binder Smith Holman 1975 Satellite Anomalies from Galactic Cosmic Rays IEEE Transactions on Nuclear Science NS 22 No 6 6 2675 2680 doi 10 1109 TNS 1975 4328188 cherez IEEE Explore Petersen Koga Shoga Pickel amp Price 2013 The Single Event Revolution IEEE Transactions on Nuclear Science Vol 60 No 3 Ian Johnston 17 lyutogo 2017 Cosmic particles can change elections and cause planes to fall through the sky scientists warn Independent Procitovano 5 veresnya 2018 How An Ionizing Particle From Outer Space Helped A Mario Speedrunner Save Time 16 veresnya 2020 procitovano 18 lyutogo 2021Podalshe chitannyaGeneralni porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyi TC May i MH Woods IEEE Trans Electron Devices ED 26 2 1979 www seutest com Resursi testuvannya na m yaki pomilki dlya pidtrimki protokolu testuvannya JEDEC JESD89A Dzh F Zigler i V A Lenford Vpliv kosmichnih promeniv na komp yuternu pam yat Science 206 776 1979 Ziegler ta in IBM Journal of Research and Development Vol 40 1 1996 NASA Znajomstvo z SEU vid Centru kosmichnih polotiv Goddarda Centru radiacijnogo vplivu NASA Smithsonian abstraktnij poshuk Ocinka chastoti rozladiv okremih podij J Zoutendyk NASA Tech Brief Vol 12 10 st 152 listopad 1988 r Vimiryuvannya m yakih pomilok pam yati u virobnichih sistemah shorichna tehnichna konferenciya USENIX 2007 r stor 275 280 Visokonadijnij zakriplenij zasuv SEU ta visokoefektivnij SEU zagartovanij trigger Mizhnarodnij simpozium z yakisnogo elektronnogo dizajnu ISQED Kaliforniya SShA 19 21 bereznya 2012 r Porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyi v programovanih logichnih pristroyah Rozladi v okremih vipadkah chi varto hvilyuvatisya Xilinx Corp Virtex 4 m yaki pomilki zmensheni majzhe vdvichi A Lesea Xilinx TecXclusive 6 travnya 2005 r Altera Corp Ocinka m yakih pomilok LSI viklikanih zemnimi kosmichnimi promenyami ta alfa chasticyami H Kobayashi K Shirayishi H Cuchiya H Usuki usi Sony ta Yu Nagaj K Takahisa Universitet Osaki 2001 Poshirennya postijnoyi pomilki viklikane SEU u FPGA K Morgan Universitet Brigama Yanga serpen 2006 r Tehnologiya mikronapivnejtronnoyi imunnoyi FPGA Porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyi v mikroprocesorah Starijshina JH Osborn Dzh Kolasinskij V A Metod dlya harakteristiki vrazlivosti mikroprocesora do SEU IEEE Transactions on Nuclear Science gruden 1988 r v 35 n 6 SEU Harakteristika cifrovih shem za dopomogoyu zvazhenih testovih program Magisterski ta doktorski disertaciyi pov yazani z porushennyam v rezultati odinichnoyi podiyi T Z Fullem 2006 Radiation detection using single event upsets in memory chips Binghamton University M S Thesis ISBN 978 0 542 78484 2 304928976 C L Howe 2005 Radiation induced energy deposition and single event upset error rates in scaled microelectronic structures Vanderbilt University M S Thesis J A Thompson 1997 Design Construction and Programming of a Microcontroller Based Testbench Suitable for Radiation Testing of Microelectronic Circuits Naval Postgraduate School M S Thesis D R Roth 1991 The role of charge collection in the single event upset Clemson University M S Thesis A G Costantine 1990 An Advanced Single Event Upset Tester Rensselaer Polytechnic Institute Ph D Thesis