Durcissement (électronique) - Définition
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Techniques de durcissement aux radiations
Techniques de durcissement matériel
Les circuits durcis aux radiations sont souvent réalisés sur matériau isolant plutôt que sur substrat semiconducteur. Les techniques SOI (« Silicon On Insulator », en l'occurrence de l'oxyde de silicium SiO2) et SOS (« Silicon On Sapphire », c'est-à-dire sur oxyde d'aluminium Al2O3) sont les plus employées. Les composants commerciaux supportent des doses de radiations de 50 à 100 Gy, alors que les composants spatiaux conçus en SOI ou SOS supportent des doses plusieurs dizaines de fois plus élevées.
A défaut, on choisit de préférence des substrats à large bande interdite, tels que le carbure de silicium et le nitrure de bore, afin de limiter l'effet des centres de recombinaison des porteurs (électrons et trous) au niveau des défauts cristallins induits par les radiations.
On utilise plutôt les mémoires statiques (SRAM) de préférence aux mémoires dynamiques (DRAM), dont les cellules sont plus petites (donc plus sensibles aux effets d'une particule énergétique isolée) et les condensateurs structurellement plus sensibles aux radiations au niveau de la couche isolante sous la grille.
On recouvre le circuit de verre de borophosphosilicate appauvri en bore 10, lequel absorbe les neutrons et se désintègre en émettant des particules α.
Il est également possible de blinder le boîtier du composant pour protéger celui-ci des radiations.
Techniques de durcissement logique
Les mémoires à correction d'erreur implémentent des bits de parité pour contrôler la validité des informations stockées afin de pouvoir éventuellement restaurer l'intégrité de leurs informations. Elles doivent être en permanence nettoyées par un circuit dédié qui contrôle les bits de parité et gère le rafraîchissement des données corrompues.
Il est possible d'implémenter, dans la logique des circuits électroniques, un certain niveau de redondance, par exemple en remplaçant un bit critique par trois bits dont la valeur unique sera évaluée par une logique de vote à partir de la valeur commune à au moins deux bits sur les trois. Cette technologie présente l'avantage d'être fiable en temps réel car elle ne demande pas de recalcul. Elle est néanmoins très consommatrice en silicium, multipliant par cinq la surface du circuit ainsi adapté, de sorte qu'on la réserve pour les logiques critiques de petite taille. Une alternative consiste à introduire une logique de vote entre trois blocs logiques plutôt qu'entre chacun des bits d'un bloc logique, par exemple entre trois instances d'une même unité d'un processeur (ALU, FPU, MMU etc.).
La redondance des systèmes électroniques eux-mêmes est une réponse classique aux aléas provoqués par les radiations, par exemple avec au moins trois systèmes fonctionnant en même temps qui comparent leurs résultats ; les systèmes qui produisent des résultats minoritaires doivent les recalculer, et tout système qui produit des résultats erronés de façon répétée peut être programmé pour être neutralisé.
Un mécanisme reposant sur une horloge de surveillance peut également permettre de réinitialiser un circuit logique lorsque le système n'est plus en mesure d'écrire une valeur correcte dans l'horloge ; celle-ci termine alors son compte à rebours en forçant la réinitialisation du système. C'est le stade ultime après les autres techniques de durcissement contre les radiations.
