С.Г. Ворона1, С.С. Зыкова2, Д.И. Казанцев3, Г.В. Кремез4

1–4 Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (Санкт-Петербург, Россия)
 

Постановка проблемы. Повышение длительности активного функционирования бортовых вычислительных систем (БВС) летательных аппаратов является актуальной задачей и должно достигать 10 лет и более [1–3]. Надежность современной электронной компонентной базы не позволяет достичь таких значений без использования резервирования. Однако высокая избыточность аппаратуры приводит к существенному увеличению массогабаритных и энергетических характеристик БВС, что в ряде случаев не позволяет выполнить предъявляемые к бортовой аппаратуре тактико-технические требования.

Цель. Показать технологию экспериментального исследования работоспособности элементной базы средств вычислительной техники при воздействии естественных и искуственных помех, а также алгоритм оценивания работоспособности микросхем памяти и перспективные исследования данных схем; обосновать наработку до отказа компонентов памяти бортовой вычислительной системы на основе учета экспериментальных данных и прогнозирования и, как следствие, определить эффективную степень резервирования.

Результаты. Рассмотрена технология исследования характеристик электронной компонентной базы (ЭКБ) в процессе воздействия на нее внешних факторов естественного и искусственного происхождения, а также цели разработки и ее реализация. Оценено влияние факторов космического пространства на ресурс бортовых электронных приборов и количество отказов испытываемых микросхем и их ресурса. Отмечено, что экспериментальными исследованиями являются планируемые в настоящий момент исследования на международной космической станции (МКС), которые предполагают дальнейшую натурную отработку технологий повышения устойчивости функционирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры и направлены на решение задачи достижения длительности активного функционирования отечественных космических аппаратов (КА). Установлено, что перспективным представляется проведение испытаний на стойкость к воздействию факторов космического пространства в условиях отсутствия специализированной защиты микросхем флэш-памяти, основанных как на традиционных принципах, так и отличных от них.

Практическая значимость. Предложенный подход позволяет оценить и спрогнозировать работоспособность радиоэлектронная аппаратура (РЭА), функционирующей в условиях воздействия внешних факторов естественного и искусственного происхождения. В результате определяется рациональная кратность резервирования бортовой аппаратуры для обеспечения требуемой надежности. Подход применим как для анализа имеющихся экспериментальных данных, так и для получаемых в ходе будущих экспериментов. Перспективность технологии связана с неуклонным ростом сложности элементной базы (десятки миллионов элементов в кристалле микросхемы) и требований к жесткости условий эксплуатации РЭА.

Ворона С.Г., Зыкова С.С., Казанцев Д.И., Кремез Г.В. Прогнозирование работоспособности микросхем памяти с учетом опытных данных // Наукоемкие технологии. 2023. Т. 24. № 6. С. 37−42. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j19998465-202306-04

1. Макриденко Л.А., Геча В.Я., Сидняев Н.И., Онуфриев В.В. Обзор космических факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики низкоорбитальных спутников // Проблемы создания и применения малых космических аппаратов и робототехнических средств: труды Всеросс. науч.-практ. конф. СПб., 2016. Т. 2. С. 234–239.
2. Пичхадзе К.М., Хамидуллина Н.М., Зефиров И.В. Расчет локальных поглощенных доз с учетом реальной конфигурации космического аппарата // Космические исследования. 2006. Т. 44. № 2. С. 179–182.
3. Никифоров А.Ю. Заблуждения и реальность в области оценки радиационной стойкости электронной компонентной базы // Спецтехника и связь. 2011. № 4. С. 63–67.
4. Taylor B., Underwood C. et al. Galileo GIOVE-A MEORAD Results and Analysis. IEEE Transactions On Nuclear Science. 2008. V. 55. № 6.
5. Полесский С., Жаднов В., Артюхова М. и др. Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры космических аппаратов при проектировании // Компоненты и технологии. 2010. № 9. С. 93–98.
6. Koebel, Franck; Coldefy, Jean-Francois. SCOC3: a space computer on a chip An example of successful development of a highly integrated innovative ASIC: Microelectronics Presentation Days ESA/ESTEC, 2010, Noordwijik, Netherlands.
7. Захаров И.В., Кремез Г.В., Фролков Е.В. Экспериментальное исследование работоспособности электронных компонентов бортовой аппаратуры на космических аппаратах серии «Можаец» // Изв. вузов. Сер.: Приборостроение. 2014. Т. 57. № 10. С. 66–70.
8. Захаров И.В., Кремез Г.В. Построение бортовых вычислительных систем с учетом результатов испытаний элементной базы в условиях космического пространства // Научное обозрение. Саратов: ООО «Буква», 2014. Вып. 2. С.176–179. URL: http://www.sced.ru/ru/files/7_2_2014/7_2_2014.pdf (дата обращения: 10.04.2014).
9. Петров А.Г., Уланова А.В., Чумаков А.И., Васильев А.Л. Исследования потери информации в микросхемах флэш-памяти в активном и пассивном режимах при ионизирующем воздействии // Радиационная стойкость электронных систем – «Стойкость- 2014». М., 2014. Вып. 17. С. 175–176.
10. MRAM technology status, Flash memory reliability – URL: http://nepp.nasa.gov/ Дата обращения: 07.04.2016.
11. Забузов В.C., Казанцев Д.И., Покора А.Ф. Синтез высокопроизводительного вычислительного комплекса прогнозирования технического состояния информационно-управляющей системы реального времени // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2022. Т. 20. № 1–2. С. 90–100 DOI https://doi.org/10.18127/20700814-202201-09.