Eikö koskaan joku prosessorin 10-100 miljoonasta transistorista vaurioidu säteilystä?
Joku puoliintumisaika luulisi olevan niillä transistoreillakin.
Sama muistipiireistä.
Lisäksi transistorien ym. atomit voinevat mennä tasaisesti (tai tarkkaan ottaen lämpötilasta riippuen) kohti epäjärjestystä kunnes johonkin kohtaan tulee oikosulku?
Jos prosessoriin tulee vaurio, niin miten helppoa se on huomata? Onko käyttöjärjestelmissä rutiineja jotka silloin tällöin testaavat prosessorin toiminnan johdonmukaisuutta? Esim. lasketaanko liukulukuja hitaasti kokonaislukulaskennan avulla ja verrataan tuloksia?
Joku puoliintumisaika luulisi olevan niillä transistoreillakin.
Sama muistipiireistä.
Lisäksi transistorien ym. atomit voinevat mennä tasaisesti (tai tarkkaan ottaen lämpötilasta riippuen) kohti epäjärjestystä kunnes johonkin kohtaan tulee oikosulku?
Jos prosessoriin tulee vaurio, niin miten helppoa se on huomata? Onko käyttöjärjestelmissä rutiineja jotka silloin tällöin testaavat prosessorin toiminnan johdonmukaisuutta? Esim. lasketaanko liukulukuja hitaasti kokonaislukulaskennan avulla ja verrataan tuloksia?
Vastaukset 14
Vanhimmat
Kyllä ne vaurioituvat taikka sekoilevat säteilyn aiheuttamien toiminta häiriöiden vuoksi.
Mutta ei ole mielekästä käyttöjärjestelmän etsiä satunaista vikaa prosessorista minkä päälle se on rakennettu koska edes piirien valmistajien omat testilaitteet ei pysty tekemään täysin kattavaa testausta monimutkaiselle prosessorille ja niillä vasta nopeat testerit onkin.
Muisti on helppo testata ja tämän toki käyttis voi tehdä aina kun se ottaa jonkin muistisegmentin käyttöön.
Riipuu myös säteilystä mitä se saa aikaan. Esim. ionisoiva säteily muuttaa pikkuhiljaa transistorejen parametrejä jolloin piiristä alkaa tulla aikaa myöten epäluotettava. Mutta miten sellaista sitten testaa kun vika esiintyy satunnaisesti riippuen muista parametreistä (jänite, virta, kohina, lämpötila/säteily jne..).
Eli vähän hankala vastata tähän kysymykseen kun ei tiedä miten määrittelisi tuon sanan hajoaminen.
Voidaanhan piirejä suojata koteloinneilla. Esim. avaruuteen lähtevät piirit ovat ilmeisesti keraamisissa koteloissa, kun viihde-elektroniikka on muovikoteloissa.
Suurempi ongelma on lämpötilavaihtelut ja yleinen vikaantumissyy. Kun kotelolla ja piillä on eri lämpölaajenemiskertoimet, niin laajat lämpötilavaihtelut rikkovat piirejä. Siksi viihde-elektroniikka on yleensä käyttölämpötiloissa 0-asteesta ylöspäin.
Sotilaspuolella vaaditaan laajempia käyttöalueita esim. -50 ... 125 C ja piirit ovat kalliimpia.
Vastauksia jo tulikin: kyllä ongelmat ovat todellisia. Markkinoilla on erillisiä "radiation hardened" piirejä, esim:
http://www.sandia.gov/media/rhp.htm
esim avaruus- ja sotilaslaitteisiin.
Niinkuin kerrottiin, muistitestit ovat tavallisia, mutta toki muitakin funktiota voi testata ohjelmallisesti, vaan testien kattavuudet eivät aina ole lähelläkään 100%. Kulutus- ja Microsoft-softassa tällaista testausta ei luonnollisestikaan harrasteta, mutta kriitisemmässä ammattisoftassa kyllä, siis esim. sairaala- ja sotilaslaitteissa. Oletan, että tällaisia testisoftia on myytävänä kaikille tavallisille komponenteillekin. Mutta koska ne edustavat erikoisosaamista, ja normaali käyttäjä ei niistä hyötyisi, niin palvelut ovat kalliita.
Ilmeisesti elektroniikan vanhenemiseen liittyvä vikatiheydeyden "kylpyammekäyrä" loivan loppunousun osalta jossakin määrin johtuu säteilystä lämpötilamuutosrapautumisen, ym lisäksi.
Ihan mielenkiintoinen linkki, tosin näyttää vain keskittyvän tuohon ionisoivaan säteilyyn. Jos haluaa suojautua muultakin (kun avaruudessa ollaan) niin aina voi lisätä suojausta (kotelon, sateliitin jne..), mutta se taas lisää painoa joka on kumminkin yksi kustannus tekiä sateliitissä.
Noissa sotilas ja sairaala systeemeissä testaus on ennemmänkin valvontaa/varmistusta/toistoa että homma toimii niinkuin pitäisi ja häiriöistä raportointiin. Ohjelmienkin luetettavuus käsittääkseni perustuu siihen että ne tekevät toimintonsa moneen kertaan ja varmistaa aina että asiat menee niinkuin ne on halunnut eikä luota muihin laitteisiin (Esim. Kun tallennetaan jotakin jonnekkin niin ei luoteta että sinne se meni vaan varmistetaan että se todellakin meni sinne).
Taitaa olla autoteullisuus suurin elektroniikan ala joka tarvitsee erittäin laajalla lämpötila alueella toimivia piirejä.
Onko jollain tarkempaa tietoa tai linkiä "ammekäyrästä"? Siis käppyrä missä olisi yhtä komponentti ryhmää tutkittu tarkemmin ja olisi jonkin näköinen selitys vikaantumisista (Ei kokonaista laitetta vaan yksittäistä IC-piiriä)..
Käytännön tilastollisia murheengryynejä ovat esimerkiksi muuntajat, kelat, elektrolyyttikondensaattorit sekä liittimet.
Harvemmin integroitujen piirien puolella.
Elikkä jos haluat parantaa lopputuotteen luotettavuutta, niin kannataa aloittaa niistä komponenteista, jotka ovat kaikkein herkimpiä. Mikropiirit eivät välttämättä ole sitä.
Testataanko niitä suurluotettavuuspiirejä (tai miten sitä nimittäisi?) sen ammekäyrän ensivaiheen yli, siten ettei niille käytännössä ole mitään ammekäyrää? Sekö korottaa hintaa eniten?
Täsmäpommeissa ei taida olla mitään sellaista, kun suurimmat epäluotettavuustekijät ovat kuitenkin jossain aivan muualla kuin tekniikassa. Ja jos ne vikaantuisivat aikayksikköä kohden yhtä usein kuin windows, niin harvoin vikaantuisivat ottaen huomioon miten vähän aikaa niiden pitää olla lennossa pommikoneesta kohteeseen. Ja GPS-pommille luulisi riittävän aika pieni ohjelmisto, joka on suht helppo testata vaikkei olisikaan COSA:a.
"radiation hardened"-piirejä paistetaan gammasäteilyllä jonkin aikaa, ja jos ne eivät enää täytä vaatimuksia, niin roskiin vain. Testissä selvinneet piirit katsotaan kestäviksi. Toisin sanoen, eivät ne piirit mitenkään tuossa testissä parane tai "karkene", huonot vain erotellaan pois joukosta. Muistaakseni Motorola on julkaissut testausmenetelmänsä, saattavat olla ehkä muutkin.
Joo näin on, sen takia kysyinkin nimenomaan yksitäisten IC-piirien amma/vikaantumis käyrää (Ihan sama minkä näköinen käyrä).
Kyllä jokainen "itseään kunnioitava" elektroniikka kokoonpanija saunnottaa (lämpövanhentaa) omat laitteensa ennen testausta/myyntiä jos haluaa taata että asiakaalle ei mene laitetta joka noudattaa ammekäyrää.
Integroidut piirit ovat luotettavia verrattuna komponentteihin. IC-piiren luotettavuus ongelmat liittyvät yleensä metallointiin, koska metallijohtimissa maksimivirrantiheyden ylityksen jälkeen alkaa esiintyä elektromigraatiota eli atomit alkavat liikkua virran mukana. Tämä aiheuttaa piirien vikaantumista
toimintaa on vaikea estää muuten kuin vanhentamalla vehkeet niin täydellisesti, että ne eivät taatusti enää toimi.
Joo näinhän se on valmistajan kannalta. Ostajan kannalta käyrä ei tosin ole enää amme jos valmistaja on niitä vanhentanut ja heittänyt raakileet pois. Näin asiakkaan kannalta katsottuna laitteen toiminta varmuus/luotettavuus paranee erittäin paljon.
käyrä ole nimenomaan amme tai pikemminkin ylämäki ostajan kannalta, jos valmistaja on leikannut siitä alkupään pois?
Asiaa kylpyammekäyrästä:
http://www.weibull.com/hotwire/issue21/hottopics21.htm
Luotettavien ammattilaitteiden vanhennuksessa käyrän alkulasku valtaosaltaan poistetaan, eli valmistusvialliset karsitaan. Yleensä osa silti jää: alkulaskusta jää loiva osuus. Sitten vuosien kuluttua vikaantumistiheys alkaa taas nousta: ammekäyrä nousee, mutta välissä on yleensä pitkä tasainen osuus, vähän vikaantumisia.
Kyllä "radiation hardened" tuotteet jo suunnitteluvaiheessa tehdään erilaisella valmistusprosessilla kuin standardituotteet, ne ovat mm. yleensä hitaampia. Niin, ja luonnollisesti ne vanhennetaan säteilyllä siinä missä muut ammattituoteet vain lämmöllä.
Tehokkassa lämpövanhennuksessa tuotteissa pyörii kokoajan kuormittava ja testaava softa ja lämpötilaa vuorotellaan sallittujen ala- ja ylärajojen välillä. Olen tehnyt tällaisia testisoftia hissikomponenteille, siis piirilevyille.