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Résultat scientifique | Electronique

Corriger les erreurs des circuits intégrés dans l’espace


​La fiabilité des circuits intégrés est un point clé pour les systèmes spatiaux. Ils deviennent de plus en plus complexes et denses, ce qui accroît leur vulnérabilité aux particules cosmiques. Pour y remédier, des chercheurs de l’Inac proposent une nouvelle structure de circuits intégrés, plus robuste en environnement spatial.

Publié le 19 décembre 2017
L’avionique et le spatial ont besoin de circuits intégrés résistant aux radiations. En effet, les particules ionisantes engendrent des courants parasites qui peuvent altérer certains signaux et introduire des dysfonctionnements. Le calcul peut même être interrompu, en particulier si les remises à zéro sont trop fréquentes. Il faut donc des circuits de faibles surface et consommation, capables de fonctionner même en présence de telles perturbations.

La structure innovante proposée est composée de deux chaînes de blocs fonctionnels identiques, conçus sur un mode dit asynchrone ou sans horloge. En l’absence d’erreur, les deux chaînes fournissent le même résultat. Un comparateur est disposé en sortie de chaque paire de blocs jumeaux. Quand il détecte une différence entre un bloc et son clone, il envoie un signal d’erreur qui pilote un protocole dit de « poignée de mains ». En cas d’erreur, le circuit est temporairement mis en pause à l’endroit où l’erreur a été détectée. Les blocs affectés répètent alors le calcul jusqu’à ce que la perturbation disparaisse automatiquement avec le temps par dissipation électrique. L’erreur est alors corrigée et la chaîne de calcul libérée. Ce mécanisme est rendu possible par la quasi-insensibilité aux retards de ces circuits asynchrones.

Une zone mémoire non volatile composée de MRAM permet d’enregistrer les sorties de chaque bloc fonctionnel en l’absence d’erreur. Si une erreur survient, des jonctions tunnel magnétiques restaurent la dernière valeur correcte de l’étage précédent. La donnée erronée est alors supprimée et le calcul peut de nouveau être exécuté. 

Le fonctionnement du circuit résiste ainsi à une erreur se glissant à n’importe quel étage, sans requérir une réinitialisation systématique. La consommation du circuit, comme sa taille, sont réduites par rapport à l’état de l’art. 

Ces travaux, menés avec le Laboratoire d'informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier et le CNRS, ont été soutenus par le Cnes.

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