Los investigadores desarrollan chips de computadora más pequeños y eficientes tolerantes al espacio
Imagen del planeta Tierra del espacio exterior. Crédito: Carnegie Mellon College of Engineering
El espacio es un entorno altamente volátil. Factores como la radiación, las temperaturas extremas y los escombros hacen que el espacio exterior sea un entorno desafiante para la tecnología operativa. En particular, la radiación puede tener efectos devastadores en los chips de la computadora.
La radiación espacial, de bengalas solares o rayos cósmicos galácticos, altera las propiedades eléctricas de un circuito integrado. Las partes más vulnerables de un chip de computadora a los efectos de radiación son los elementos de almacenamiento de datos, como las flip-flops (FF) comúnmente utilizadas en la lógica digital. Si bien ya existen electrónica enriquecida por radiación (radical) para resistir entornos de radiación duros, los investigadores de Carnegie Mellon han fabricado chips más compactos de radio radical que logran una tolerancia a la radiación equivalente o mejor que los diseños convencionales tolerantes a la radiación.
El equipo ganó un premio al Mejor Papel por su documento, “Un flip tolerante de error suave para el endurecimiento de la configuración EFPGA en el proceso FINFET de 22 nm”, en el reciente conferencia de diseño, automatización y prueba en Europa (fecha) celebrada en Lyon, Francia. El trabajo es una colaboración con Sandia National Labs sobre microelectrónica tolerante a la radiación para aplicaciones espaciales y aeroespaciales.
“Como los FF son uno de los elementos más comunes en un chip, reducir el área del FF tiene una reducción significativa en el área general de chips”, explica Ken Mai, científico principal de sistemas en el departamento de ingeniería eléctrica e informática y autor del documento. “El área más baja conduce a costos de fabricación más bajos, un mayor rendimiento y una mejor eficiencia energética, que es particularmente importante para las aplicaciones espaciales”.
La mayoría de los chips en el espacio usan diseños de FF que ocupan más área en el chip que la que diseñó el equipo. El quid de la invención es que el equipo logró la misma o mejor tolerancia de radiación que los diseños de FF convencionales, pero en un área más pequeña.
“Si bien los componentes o transistores específicos utilizados no son específicos de Carnegie Mellon, la forma en que están dispuestas es nuestra propia invención”, explica Mai.
Los diseños sólidos de FF tradicionales utilizan redundancia modular triple, voto mayoritario de tres copias del mismo bloque de circuito, para garantizar un funcionamiento sin errores. Este diseño actualizado reutiliza algunos de los componentes de un solo FF básico para lograr el mismo nivel de tolerancia a la radiación sin la sobrecarga de área alta del uso de tres copias del FF.
Actualmente, el equipo está diseñando prototipos completos del sistema en un chip y planea probar y desplegar en un CubeSat en 2026 en colaboración con Brandon Lucia y el curso de laboratorio de diseño espacial de Zac Machester.
Proporcionado por la ingeniería eléctrica e informática de la Universidad Carnegie Mellon
Cita: los investigadores desarrollan chips informáticos más pequeños y eficientes tolerantes al espacio (2025, 17 de abril) Recuperado el 17 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-smaller-eficiente-space-tolerant-chips.html
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