ПЛАТФОРМЕННЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДОВЕРЕННОЙ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ

Максим С. Горбунов

Аннотация


При разработке доверенных отказоустойчивых СБИС требуется достижение экономической эффективности, наряду с функциональными и эксплуатационными характеристиками для целевой аппаратуры. Для минимизации ошибок, снижения затрат и сокращения времени выхода на рынок широко используется практика «переиспользования» технических решений в виде сложнофункциональных блоков (IP-блоков), библиотек элементов и т.д. Если разработчики не ограничены различного рода санкциями, они могут выбрать базовый техпроцесс для своего проекта среди нескольких вариантов по одним и тем же проектным нормам. Выбор неоптимального для данного изделия, менее стабильного техпроцесса с невысокого качества комплектом средств проектирования приводит к невыполнению требований к разрабатываемому изделию ЭКБ или к неконкурентоспособности разработанных IP. Поскольку локализовать производство всей необходимой ЭКБ практически невозможно, разумно определить основные технологические направления для локализации, при этом для всех используемых БТП добиваться максимально возможного уровня переиспользования IP и библиотек, обеспечивая как можно больший выход годных и большую серию, применять платформенный подход. В работе рассмотрены многофакторные аспекты создания и развития платформ для доверенных отказоустойчивых систем уровня электронной компонентной базы (систем на кристалле) и радиоэлектронной аппаратуры (систем в корпусе, микромодулей) и соответствующей инфраструктуры поддержки и услуг. Предложены решения на основе стандартных сборочных компонентов, позволяющих реализовать требуемую функциональность, повысить экономическую эффективность и обеспечить высокий уровень надёжности и доверенности, в том числе в условиях санкционных ограничений.

Ключевые слова


микромодуль, платформа, система на кристалле, система в корпусе, электронная компонентная база, радиоэлектронная аппаратура, надёжность, отказоустойчивость, доверенность.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Lapedus M. A Crisis In DoD’s Trusted Foundry Program? Semiconductor Engineering, 2018.
URL: https://semiengineering.com/a-crisis-in-dods-trusted-foundry-program/ (дата обращения: 17.05.2022).

2. Mingfu Xue et al, Ten years of hardware Trojans: a survey from the attacker’s perspective. IET Comput. Digit. Tech. 2020, vol. 14, Iss. 6, p. 231–246. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-cdt.2020.0041.

3. Pelgrom M.J.M. et al. Transistor matching in analog CMOS applications. International Electron Devices Meeting 1998. Technical Digest (Cat. No.98CH36217). 1998, p.34.1.1–34.1.4.
DOI: https://doi.org/10.1109/IEDM.1998.746503.

4. Matsukawa T. et al. Decomposition of On-Current Variability of nMOS FinFETs for Prediction Beyond 20 nm. IEEE Trans. on Electr. Dev., vol. 59, no. 8, August 2012, p. 2003–2010.
DOI: https://doi.org/10.1109/TED.2012.2196766.

5. Esteve E. Design IP Sales Grew 19.4% in 2021, confirm 2016-2021 CAGR of 9.8%.
URL: https://semiwiki.com/semiconductor-services/ipnest/312362-design-ip-sales-grew-19-4-in-2021-confirm-2016-2021-cagr-of-9-8/ (дата обращения: 18.05.2022).

6. Детинич Г. Группа компаний намерена вывести производство чипов на пластинах FD-SOI на новый уровень. URL: https://3dnews.ru/1063658/gruppa-kompaniy-namerena-perevesti-proizvodstvo-chipov-na-plastinah-fdsoi-na-noviy-uroven (дата обращения: 18.05.2022).

7. China’s 14th Five-Year Plan (2021-2025): Spotlight on Semiconductors.
URL: https://www.lexology.com/library/detail.aspx?g=f4e80c73-c37f-4aab-92de-6e63815c8521 (дата обращения: 18.05.2022).

8. Onkar S. Latecomer China’s Semiconductor Catch-up: Key Lessons India Can Take From The Chinese Experience. URL: https://swarajyamag.com/tech/latecomer-chinas-semiconductor-catch-up-key-lessons-india-can-take-from-the-chinese-experience (дата обращения: 18.05.2022).

9. Made in China 2025. Institute for Security & Development Policy, 2018.
URL: https://isdp.eu/content/uploads/2018/06/Made-in-China-Backgrounder.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

10. Kakoulin M., et al. The Design Against Radiation Effects (DARE) design platform for TSMC 65nm process. AMICSA 2018 Proceedings. URL: https://indico.esa.int/event/222/contributions/2094/ (дата обращения: 18.05.2022).

11. Schaeffer J. 22FDX™ Platform. Enabling solution for IoT, Mobile, RF, and Networking Applications.
URL: https://www.gsaglobal.org/wp-content/uploads/2012/05/22FDX_GSA_AMS_Webinar_Schaeffer_rev2-JSA-rev-7.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

12. C65SPACE Rad hard 65nm CMOS technology platform for space applications. Data brief.
URL: file:///C:/Users/user/Downloads/c65space.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

13. Рогаткин, Ю.Б. Разработка библиотеки радиационно-стойких элементов по 65 нм КМОП технологии. Ю.Б. Рогаткин, А.О. Власов, А.В. Каплин, Д.Н, Скурихин. Труды НИИСИ РАН. 2018, т. 8, № 3,
с. 37–41. DOI: https://doi.org/10.25682/NIISI.2018.3.0007.

14. Beijing Microelectronics Technology Institute (BMTI). Каталог продукции.
URL: http://www.bmti.com.cn/n1497/n1501/n1683/c15236/attr/83137.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

15. Rickard D. et al. On-board networks with radiation-hardened 45nm SOI standard components. IEEE Aerospace Conference. 2015, p. 1–17. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/AERO.2015.7119241.

16. Powell W. High-Performance Spaceflight Computing (HPSC) Program Overview. Space Computing & Connected Enterprise Resiliency Conference (SCCERC), Bedford, MA, June 4-8, 2018.
URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20180003537/downloads/20180003537.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

17. Poupat J.-L. DAHLIA. Very High Performance Microprocessor for Space Applications.
URL: http://dahlia-h2020.eu/wp-content/uploads/2018/02/SMC-IT-2017-DAHLIA.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

18. Beylemans N. Space projects collaboration platform supply chain management. IMEC, 2019.
URL: file:///C:/Users/user/Downloads/4_imec_esccon2019_slides_v09.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

19. RADNET™ SpW-EP radiationhardened SpaceWire endpoint ASSP. URL: https://www.baesystems.com/en-media/uploadFile/20210404012736/1434571335171.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

20. BAE Systems. Radiation-hardened electronics product guide. URL: https://www.baesystems.com/en-media/uploadFile/20211206201500/1434554723601.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

21. Danilov I.A. et al. Standard Verification Flow Compatible Layout-Aware Fault Injection Technique for Single Event Effects Tolerant ASIC Design. 19th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS). 2019, p. 1–5. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/RADECS47380.2019.9745679.

22. Shilov A. GlobalFoundries discussed its technology roadmap. URL: https://www.eetasia.com/globalfoundries-details-ambitious-technology-roadmap/ (дата обращения: 18.05.2022).

23. Черняк Л. Электроника третьего измерения. Открытые системы. СУБД.
URL: https://www.osp.ru/os/2014/03/13040839 (дата обращения: 18.05.2022).

24. Sperling E. More Options, Less Dark Silicon. Semiconductor Engineering.
URL: https://semiengineering.com/more-options-less-dark-silicon/ (дата обращения: 18.05.2022).

25. Хижняк Н. Процессоры Intel Meteor Lake будут собраны из трёх кристаллов, два из них будет делать TSMC. URL: https://3dnews.ru/1054332/publikatsiya-1054332 (дата обращения: 18.05.2022).

26. AMD Instinct MI300 May Feature Over 20,000 Cores Across 4 Chiplets, More than NVIDIA Hopper’s 18,000 Shaders. URL: https://www.hardwaretimes.com/amd-instinct-mi300-may-feature-over-20000-cores-across-4-chiplets-more-than-nvidia-hoppers-18000-shaders/ (дата обращения: 18.05.2022).

27. NVIDIA Hopper GH100 Chiplet GPU to Feature 144 SMs, 9216 FP32 Cores, 4608 FP64 Cores, 128GB+ HBM3 Memory [Report] URL: https://www.hardwaretimes.com/nvidia-hopper-gh100-chiplet-gpu-to-feature-144-sms-9216-fp32-cores-4608-fp64-cores-128gb-hbm3-memory-report/ (дата обращения: 18.05.2022).

28. Intel® Programmable Solutions Group. Accelerating Innovation Through. A Standard Chiplet Interface: The Advanced Interface Bus (AIB) URL: https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/white-papers/accelerating-innovation-through-aib-whitepaper.pdf (дата обращения: 18.05.2022).

29. UCIe. Universal Chiplet Interconnect Express. URL: https://www.uciexpress.org/ (дата обращения: 18.05.2022).

30. Shilov A. Huawei Turns To 3D Chip Stacking, Could Potentially Circumvent US Sanctions.
URL: https://www.tomshardware.com/news/huawei-patents-stacked-chip-design-method-without-tsvs (дата обращения: 18.05.2022).

31. 3D PLUS Products. URL: https://www.3d-plus.com/products.php (дата обращения: 18.05.2022).
32. Bedi R. DC-DCs meet power-distribution needs of NewSpace applications. URL: https://www.edn.com/dc-dcs-meet-power-distribution-needs-of-newspace-applications/ (дата обращения: 18.05.2022).

33. Басаев А.С. и др. Способы изготовления трёхмерных электронных модулей, трёхмерные электронные модули. Патент RU 2705727 C1, БИ №32, опубл. 11.11.2019.

34. 3D PLUS stacking Technology: ESA/CNES capability approval and Main 3D Products dedicated to Space Applications.
URL: https://escies.org/download/webDocumentFile?id=1888 (дата обращения: 18.05.2022).

35. Описание САПР «Ковчег».
URL: http://www.asic.ru/index.php/sapr/opis (дата обращения: 18.05.2022).

36. Процессор 1892ВА018 «СКИФ».
URL: https://elvees.ru/chip/processors-multicore/skif (дата обращения: 18.05.2022).

37. Петричкович, Я. Интегрированные технологии информационной безопасности в СнК «СКИФ» для мобильных и встраиваемых систем. Я. Петричкович, Д. Кузнецов, С. Корольков, А. Иванников, И. Аликберов, Т. Солохина, Л. Меньшенин. Электроника: наука, технология, бизнес. 2021, № 1, с. 116–129. DOI: https://doi.org/10.22184/1992-4178.2021.202.1.116.129.

38. Александров, Ю.Н. Аппаратно-программная реализация алгоритма Витерби на базе DSP-ядра Elcore-30MV . Ю.Н. Александров, А.А. Беляев, Д.А. Кузнецов, Я.Я. Петричкович, Т.В. Солохина,
А.С. Кучинский, А.А. Фролов. Наноиндустрия. 2021, № S7, с. 102–104.
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2021.14.7s.102.104.

39. Alheyasat A., et al. Weak and Strong SRAM cells analysis in embedded memories for PUF applications. 2019 XXXIV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS). 2019, p. 1–6.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/DCIS201949030.2019.8959939.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2022.2.07

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.