С внедрением всё более тонких техпроцессов полупроводниковая индустрия подошла к такому рубежу миниатюризации электронных компонентов, что причиной случайного сбоя компьютерной техники могут стать самые обычные элементарные частицы. Компания Intel смотрит на данную проблему со всей серьезностью – её инженеры начали учитывать этот фактор уже при проектировании процессоров на базе микроархитектуры Nehalem, которые со временем будут переведены с 45- на 32-нм техпроцесс (в рамках архитектуры Westmere). Еще больше внимания уделяют этой проблеме, разрабатывая микроархитектуру следующего поколения Sandy Bridge.

Элементарные частицы, попадая в транзисторы сверхмалых размеров, расщепляют атомы кремния и приводят к появлению наведенных зарядов, способных изменить хранящиеся в ячейках цифровые значения с нулей на единицы (или наоборот). По мере уменьшения размера транзисторов они становятся все более чувствительными к воздействию космического излучения, что приводит к появлению случайных сбоев. Более того, согласно так называемому закону Мура, количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые 2 года, вследствие чего вероятность случайных ошибок становится всё выше.

В самом начале своей исследовательской деятельности компания Intel разрабатывала методы измерения и моделирования воздействия космического излучения на электронные системы. Для экспериментов использовался генератор протонов – огромная труба длиной в несколько километров. Микросхемы в процессе испытаний подвергались воздействию частиц, формирующихся в генераторе, с целью моделирования возникновения случайных ошибок. Подобные испытания позволяют на уровне архитектуры выявлять наиболее уязвимые группы транзисторов, известные как факторы уязвимости архитектуры (Architecture Vulnerability Factors, AVF). Анализ AVF помогает определить, какие области кристалла нуждаются в максимальной защите. Эти знания применяются на стадии проектирования для защиты самых передовых процессоров, таких как продукты на базе микроархитектур Nehalem и Sandy Bridge.

К слову, недавно мы уже сообщали о любопытном патенте, в котором предлагается защищаться от космического излучения путём встраивания в чипы специальных детекторов.