warum...

[halfbit]

baut man nicht alle Technik in der strahlungsfesten Ausführung, würde das ganze verbilligen und alle hätten strahlungsfeste Gerätschaften... will man zusätzlich Geld verdienen oder ist die andere Technik trotzdem soviel billiger ?

[Sothasil]

Natürlich ist das eine Kostenfrage - der Nutzen strahlenharter Hardware ist im allgemeinen nicht gegeben und die Mehrkosten sind nicht zu vernachlässigen. Aber ein genauso relevanter Punkt ist die Verhinderung von Proliferation: Strahlenharte Siliziumchips unterliegen Verkaufsbeschränkungen und Exportverboten.

[Event Horizon]

Hallo!

Der Artikel beschreibt eigentlich kaum die Prozesse, die bei Bestrahlung von Halbleitern so auftreten.

Das eine sind "Single Event Upsets". Das passiert, wenn ein Teilchen durch den Chip rauscht, und dadurch zu einem falschen Ergebnis führt. Beispielsweise könnte ein Transistor, der eigentlich grade nicht leiten sollte, durch einen Treffer in die Basis leitend werden. Oder das Dielektrikum in einem Kondensator, der im RAM als Speicherzelle arbeitet, wird getroffen und leitfähig, wodurch sich eine mögliche Ladung auf dem Kondensator entlädt.
im Prinzip ist ein Halbleiter besonders anfällig dafür, plötzlich leitfähig zu werden, aber das passiert auch anderen Materialien.

Eine Lösung besteht darin, z.B. immer drei Speicherzellen für ein Bit zu benutzen, und (auf Hardware-Level) miteinander zu vergleichen. Wenn eine Speicherzelle plötzlich was anderes enthält, wird sie von den anderen beiden überstimmt, und überschrieben.
Aber dafür benötigt man das Dreifache an Platz für die Speicher, plus etwas für die zusätzliche Elektronik. Und dadurch verdreifacht sich dann auch der Preis für RAM.

Eine andere, widersprüchliche Maßnahme ist, die Strukturen generell größer zu machen. Ein Kondensator würde mehr Ladung tragen, und die würde nicht mehr so vollständig durch ein von einem Teilchen erzeugten "Loch" im Dielektrikum abfließen. Aber auch hier wird's wieder teuer, weil größer.

Das sind aber nun kurzfristige Effekte gewesen, die zwar die Daten beeinflussen, aber nicht die Hardware. Spätestens nach einem Reset ist alles wieder OK.
Daneben gibt es Strahlenschäden, die von Dauer sind. Da passieren so merkwürdige Dinge wie daß eine als Sensor genutzte Diode mit der Zeit ihre Dotierung ändert, sogar umkehrt. (Allerdings erst bei massiver Bestrahlung) Dagegen hilft dann eine sehr spezielle Dotierung. Und natürlich kann das Substrat mit der Zeit auch permanent leitfähig werden, dagegen hilft es dann, spezielle Substrate zu benutzen.

Kurzum: Selbst, wenn man alle ICs strahlenhart bauen würde, würde das zwar den Preis senken, der würde aber immernoch weit über dem für nicht strahlenharte ICs liegen.

[Anonymer Nutzer]

Event Horizon schrieb:
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> Hallo!
>
> Der Artikel beschreibt eigentlich kaum die Prozesse, die bei Bestrahlung
> von Halbleitern so auftreten.
>
> Das eine sind "Single Event Upsets". Das passiert, wenn ein Teilchen durch
> den Chip rauscht, und dadurch zu einem falschen Ergebnis führt.
> Beispielsweise könnte ein Transistor, der eigentlich grade nicht leiten
> sollte, durch einen Treffer in die Basis leitend werden. Oder das
> Dielektrikum in einem Kondensator, der im RAM als Speicherzelle arbeitet,
> wird getroffen und leitfähig, wodurch sich eine mögliche Ladung auf dem
> Kondensator entlädt.
> im Prinzip ist ein Halbleiter besonders anfällig dafür, plötzlich leitfähig
> zu werden, aber das passiert auch anderen Materialien.
>
> Eine Lösung besteht darin, z.B. immer drei Speicherzellen für ein Bit zu
> benutzen, und (auf Hardware-Level) miteinander zu vergleichen. Wenn eine
> Speicherzelle plötzlich was anderes enthält, wird sie von den anderen
> beiden überstimmt, und überschrieben.
> Aber dafür benötigt man das Dreifache an Platz für die Speicher, plus etwas
> für die zusätzliche Elektronik. Und dadurch verdreifacht sich dann auch
> der Preis für RAM.
>
> Eine andere, widersprüchliche Maßnahme ist, die Strukturen generell größer
> zu machen. Ein Kondensator würde mehr Ladung tragen, und die würde nicht
> mehr so vollständig durch ein von einem Teilchen erzeugten "Loch" im
> Dielektrikum abfließen. Aber auch hier wird's wieder teuer, weil größer.
>
> Das sind aber nun kurzfristige Effekte gewesen, die zwar die Daten
> beeinflussen, aber nicht die Hardware. Spätestens nach einem Reset ist
> alles wieder OK.
> Daneben gibt es Strahlenschäden, die von Dauer sind. Da passieren so
> merkwürdige Dinge wie daß eine als Sensor genutzte Diode mit der Zeit ihre
> Dotierung ändert, sogar umkehrt. (Allerdings erst bei massiver Bestrahlung)
> Dagegen hilft dann eine sehr spezielle Dotierung. Und natürlich kann das
> Substrat mit der Zeit auch permanent leitfähig werden, dagegen hilft es
> dann, spezielle Substrate zu benutzen.
>
> Kurzum: Selbst, wenn man alle ICs strahlenhart bauen würde, würde das zwar
> den Preis senken, der würde aber immernoch weit über dem für nicht
> strahlenharte ICs liegen.

Danke für den Beitrag!

[Lasse Bierstrom]

Tatsächlich ein spannendes Thema!
Strahlung kommt aber nicht nur aus dem All!
Es kann auch viel näher liegen, sehr viel näher. So ist "verunreinigtes" verbleites Lötzinn (es gibt noch Bereiche in denen aus gutem Grund bleihaltiges verwendet wird) nicht frei von den Elementen, die aus höherwertigem Blei entstehen (pb210). In der Kette entsteht nach Barium auch Pollonium, das Alpha Teilchen abgibt. Diese Teilchen sind hoch energetisch und auch in der Lage einzelne Bits zu kippen. Gerade bei flipchip "Gehäusen" ist das Blei dem Silizium sehr nahe und kann so einzelne temporäre Bitfehler erzeugen.
Dies kann nur durch ein spezielles aufbereitetes Blei verhindert werden, bei denen die Elemente mit kleiner Halbwertszeit chemisch entfernt wurden.

Dachte ich ergänze den Beitrag vom Event Horizon um die dunkle Seite des Chips

[plutoniumsulfat]

Polonium eher nicht, das ist höherwertig ;)

[Sarkastius]

Event Horizon schrieb:
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> Eine Lösung besteht darin, z.B. immer drei Speicherzellen für ein Bit zu
> benutzen, und (auf Hardware-Level) miteinander zu vergleichen. Wenn eine
> Speicherzelle plötzlich was anderes enthält, wird sie von den anderen
> beiden überstimmt, und überschrieben.
> Aber dafür benötigt man das Dreifache an Platz für die Speicher, plus etwas
> für die zusätzliche Elektronik. Und dadurch verdreifacht sich dann auch
> der Preis für RAM.
Nein würde er nicht. ECC Ram bietet single bit Fehlertoleranz. Und kostet in Mainstreamgrößen unwesentlich mehr

[486dx4-160]

ECC-RAM kann nur 1 Bit pro Byte korrigieren. Das reicht nur auf der Erde.

[Yeeeeeeeeha]

Ja, sie ist so viel billiger.

Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
Perl-Monk, Java-Trinker, Objective-C Wizard, PHP-Kiddie, unfreiwilliger FreeBSD-/Linux-Teilzeitadmin

[Lasse Bierstrom]

plutoniumsulfat schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> Polonium eher nicht, das ist höherwertig ;)

Sollte auch Pb214 heißen, und ist ist auch vollkommen logisch :D
Pollonium hat dann auch seinen Alpha Zerfall mit 164us Halbwertszeit, was doch wieder sehr wahrscheinlich sein ist, und schon dürfen die Bits wieder flippen

[plutoniumsulfat]

Und wo soll das jetzt herkommen? Fällt doch bei der Bleiproduktion nicht an oder? :D

[Lasse Bierstrom]

Es kommt durch natürliches vorkommen ins Blei! Ganz normale Verunreinigungen...
Blei wird ja nicht elementar durch Fusion gewonnen, und aus Protonen, Elektronen ect zusammengebastelt ;-)
Wenns interessiert, such ich mal ne Quelle zusammen. Gibt's sicher was bei guten Lieferanten zu dem Thema. Ich zieh mir das ja auch nicht aus der Nase :-D

[plutoniumsulfat]

Stimmt, da hast du natürlich recht ;)

Wusste nicht, dass die Verunreinigung so groß sein kann. Wenn du da was hättest, würde ich mich freuen :)