Kako je saopštio Centar, mikrošeme koje se obično koriste kod tehničkih uređaja, kao što su automobili ili računari, nisu baš pogodne za kosmičke letelice zbog niskog nivoa sigurnosti u uslovima kosmičkog zračenja. Visokoenergetski joni u svemiru izazivaju greške kod uređaja i kvarove. Zato razrada integralne šeme posebne namene za kosmičke letelice zahteva metode povećanja otpornosti na kvarove.
„Specifičnost sinhronih mikrošema je u tome da se njihova složenost, kao i količina elemenata na kristalu šeme stalno povećava. Delovi takvih šema koji se nalaze na velikom međusobnom rastojanju treba da se sinhronizuju po taktnoj frekvenciji (količin takta — operacija procesora po sekundi). Ako signal od generatora taktne frekvencije ne dolazi u određenim vremenskim razmacima, šema jednostavno prestaje da radi“, kaže docent Nacionalnog istraživačkog nuklearnog univerziteta MIFI Maksim Gorbunov.
Prema rečima naučnika, ovo je komplikovan inženjerski problem, vezan za pogoršanje karakteristika mikrošema. Zato se danas perspektivnim smatraju asinhrone šeme, koje, za razliku od sinhronih, ne zahtevaju sinhronizaciju po taktnoj frekvenciji.
„Prebacivanje pražnjenja kod asinhronog uređaja vrši se paralelno i bez kašnjenja: zbog toga je on energetski efikasniji od sinhronog pandana. Podaci stižu do obrade onoliko brzo koliko to dozvoljava protok podataka u procesoru, i obrađuju se u trenutku kada su odgovarajući delovi mikrošema spremni da to urade“, pojasnio je Gorbunov.
Što se tiče metodologije građenja takvih šema — stvar je komplikovanija, jer ne postoji stadardna ruta za njihovo projektovanje. Bez obzira na to što je logika građenja asinhronih mikrošema predložena još sedamdesetih godina 20. veka, magistralni smer ostaje da radi sa sinhronim mikrošemama.
„Tehnološke mogućnosti sinhronih mikrošema približavaju se kraju. Već su sada projektni normativi (minimalne dimenzije elemenata mikrošeme) postali manji od 10 nanometara. Pri istim normativima, asinhrone mikrošeme mogu da rade brže od sinhronih, jer ne zahtevaju sinhronizaciju različitih delova kristala“, izjavio je stručnjak.
Upravo zbog toga su ruski naučnici odlučili da predlože nove elemente za sigurne i brze asinhrone mikrošeme. Njihov članak u naučnom časopisu „Akta astronautika“ posvećen je sigurnim Malerovim C-elementima — baznim logičkim ventilima koji se koriste pri projektovanju asinhronih šema.
C-element predstavlja logički uređaj sa ugrađenim elementom memorije. U stvari, ovo je sastavni element sa dva ulaza. U slučaju njihovog poklapanja, signal se šalje dalje, dok u slučaju nepoklapanja element beleži prethodnu vrednost.
„Kad smo metodu DICE, koja je široko rasprostranjena u dizajniranju sinhronizovanih kola, primenili na tri različita dizajna C-elementa, dobili smo tri nova dizajna DICE C-elementa sa povećanom otpornošću na greške“, izjavio je drugi autor, rukovodilac Sektora topologije supervelikih integralnih šema otpornih na zračenje Naučno-istraživačkog instituta za sistemska istraživanja Ruske akademije nauka Igor Danilov.
Prema rečima naučnika, razrađene šeme mogu da se koriste kod projektovanja asinhronih mikrošema sa povećanom otpornošću na kvarove, koje su namenjene korišćenju na najnovijoj kosmičkoj tehnici.
