Wat is stralingsharden?
In radioactieve omgevingen, zoals die ervaren met kernwapens, kerncentrales en verkenning van de ruimte, bestaat de kans dat de straling in elektronische hardware lekt en elektronen afvuurt die de functionaliteit van de hardware beïnvloeden of de chips volledig vernietigen. Om dit tegen te gaan, is stralingsharden een manier om de hardware bestand te maken tegen deze elektronische corruptie. De meeste chips die zijn gehard door straling zijn vergelijkbaar met in de handel verkrijgbare chips, hoewel hun ontwerp en componenten enigszins kunnen verschillen. Verharding is een intens en moeilijk proces, dus deze chips zitten normaal enkele maanden of jaren achter op het snijvlak van commercieel verkrijgbare chips.
Elektronische chips zijn nodig in veel stralingsintensieve omgevingen, waaronder de ruimte en energiecentrales. Het probleem met deze behoefte is dat straling de neiging heeft om geladen deeltjes in de omgeving af te geven. Als slechts één deeltje in een chip terechtkomt, kunnen honderden of duizenden elektronen door elkaar worden gehaald, waardoor de chip onnauwkeurige informatie weergeeft of de chip volledig wordt vernietigd. Dit maakt stralingsharden essentieel als hardware in deze omgevingen moet worden gebruikt zonder dat de geladen deeltjes het nut van de hardware beïnvloeden.
Stralingharden vereist dat elektronische chipfabrikanten zowel fysieke als logische schilden maken om de hardware te beschermen. Aan de fysieke kant zijn de chips gemaakt van isolatiemateriaal en zijn de componenten vaak magnetoweerstandig. Schilden zijn ook gemaakt om te voorkomen dat de daadwerkelijke hardware ooit in wisselwerking staat met de straling en geladen deeltjes. Aan de logische kant is de chip ontworpen om zichzelf voortdurend te controleren en te scannen op fouten of geheugenverlies. Dit zijn beide grote problemen in radioactieve omgevingen, dus de chips zetten veeg- en scanprocedures zeer hoog op hun prioriteitenlijst.
Afgezien van het ontwerp en de logische schermen geplaatst op door straling geharde chips, zijn de chips zelf vergelijkbaar met in de handel verkrijgbare hardware die niet wordt onderworpen aan stralingsharden. Deze chips zijn gebaseerd op huidige chips en vervolgens aangepast. Modificatie kan echter lang duren, dus de meeste geharde chips lopen enkele maanden of jaren achter op geavanceerde hardware.
Om te testen of stralingsharden effectief is, plaatsen ontwikkelaars normaal gesproken de hardware in een stralingskamer en onderwerpen deze aan protonen- en neutronenstralen die vergelijkbaar zijn met wat er zou gebeuren in werkelijke radioactieve omgevingen. Dit geeft ontwikkelaars een idee van hoe effectief de afschermingsmethoden zijn. Tegelijkertijd bootsen deze testen de omstandigheden in de praktijk niet volledig na, wat betekent dat de testresultaten en de effectiviteit in de praktijk aanzienlijk kunnen verschillen.