Was ist Strahlungshärtung?

In radioaktiven Umgebungen, z. B. mit Atomwaffen, Kernkraftwerken und Weltraumforschung, kann die Strahlung in elektronische Hardware eindringen und Elektronen abfeuern, die entweder die Funktionalität der Hardware beeinträchtigen oder die Chips vollständig zerstören. Um dem entgegenzuwirken, ist Strahlenhärten eine Möglichkeit, die Hardware gegen diese elektronische Beschädigung resistent zu machen. Die meisten Chips, die strahlungsgehärtet wurden, ähneln im Handel erhältlichen Chips, obwohl ihr Design und ihre Komponenten geringfügig voneinander abweichen können. Das Härten ist ein intensiver und schwieriger Prozess, so dass diese Späne normalerweise mehrere Monate oder Jahre hinter der Schneide kommerziell erhältlicher Späne liegen.

Elektronische Chips werden in vielen strahlungsintensiven Umgebungen benötigt, darunter im Weltraum und in Kraftwerken. Das Problem bei diesem Bedarf besteht darin, dass Strahlung dazu neigt, geladene Teilchen in die Umgebung freizusetzen. Wenn nur ein Partikel in einen Chip gelangt, können Hunderte oder Tausende von Elektronen durcheinander geraten, was dazu führt, dass der Chip ungenaue Informationen anzeigt oder den Chip vollständig zerstört. Dies macht eine Strahlungshärtung unabdingbar, wenn Hardware in diesen Umgebungen verwendet werden soll, ohne dass die geladenen Partikel die Brauchbarkeit der Hardware beeinträchtigen.

Beim Strahlenhärten müssen die Hersteller elektronischer Chips sowohl physische als auch logische Abschirmungen zum Schutz der Hardware erstellen. Auf der physikalischen Seite bestehen die Chips aus isolierenden Materialien und die Komponenten sind oft magnetoresistiv. Abschirmungen verhindern außerdem, dass die eigentliche Hardware jemals mit der Strahlung und den geladenen Partikeln in Wechselwirkung tritt. Auf der logischen Seite ist der Chip so konzipiert, dass er sich ständig selbst auf Fehler oder Speicherverlust überprüft und überprüft. Dies sind beide Hauptprobleme in radioaktiven Umgebungen, weshalb die Verfahren zum Durchsuchen und Scannen von Chips auf ihrer Prioritätenliste einen sehr hohen Stellenwert einnehmen.

Abgesehen von dem Design und den logischen Abschirmungen, die auf strahlungsgehärteten Chips angebracht sind, ähneln die Chips selbst handelsüblicher Hardware, die keiner Strahlungshärtung unterzogen wird. Diese Chips basieren auf aktuellen Chips und werden dann modifiziert. Die Modifizierung kann jedoch lange dauern, sodass die meisten gehärteten Chips einige Monate oder Jahre hinter der neuesten Hardware zurückbleiben.

Um zu testen, ob die Strahlungshärtung effektiv ist, platzieren Entwickler die Hardware normalerweise in einer Bestrahlungskammer und setzen sie Protonen- und Neutronenstrahlen aus, ähnlich wie sie in tatsächlichen radioaktiven Umgebungen auftreten würden. Dies gibt Entwicklern eine Vorstellung davon, wie effektiv die Abschirmungsmethoden sind. Gleichzeitig ahmt dieser Test die realen Bedingungen nicht vollständig nach, was bedeutet, dass die Testergebnisse und die tatsächliche Wirksamkeit drastisch voneinander abweichen können.