Presente e futuro dellelettronica digitale in ambito spaziale Frascati 16/2/05 Dip. Scienze fisiche Università Federico II di Napoli INFN sez. Napoli stefano russo

Sommario Problematiche dellelettronica nello spazio Le nuove tecnologie Possibili scenari futuri

Il Passato (lelettronica di ToF e Trigger di PAMELA) 30 configurazioni di trigger Supervisione allacquisizione Conversione carica-tempo & tempo-tempo Risoluzione di 50 ps 8 canali 1W per canale Actel Sx 32 A

Il problema del Rad-Hard Effetti a lungo termine TID (Total Ionization Dose) Effetti da singola interazione SEE (Single Event Effect) SEUSETSEL Ridondanza Hardware Circuiti di protezione alimentazione Tecniche di progetto specifiche Single Event Upset Single Event Transient Single Event Latchup

Le FPGA non riprogrammabili Actel Sx 32 A Tecnologia metal-to-metal antifuse FPGA non riprogrammabili (interconnessioni bruciate) TID > 30 Krad SEU 1x upset/bit/day No SET

Le FPGA riprogrammabili di Actel Actel Pro ASIC Tecnologia FLASH FPGA (nonvolatile reprogrammable gate array) TID > 50 Krad SEU 1x upset/bit/day No SET

Le FPGA riprogrammabili di XILINX Xilinx XQR4000XL Tecnologia SRAM FPGA TID > 60 Krad SEU 3x10 -8 upset/bit/day Software per ridondanza (XTMR)

Confronto tra le tecnologie FPGA non riprogrammabili FPGA riprogrammabili Actel FPGA riprogrammabili Xilinx PRO Costi del chip contenuti Resistenza alle radiazioni CONTRO Scarsa versatilità Scarsa flessibilità PRO Grande flessibilità di sviluppo Grande resistenza alle radiazioni CONTRO Costi elevati Scarsa versatilità di impiego PRO Grande flessibilità di sviluppo Grande versatilità di impiego CONTRO Costo del chip elevato Resistenza alle radiazioni non elevata

La tecnologia ASIC Ideale per applicazioni spaziali Resistenza alle radiazioni Estrema flessibilità Costi e tempi di sviluppo e progettazione elevati

Un possibile scenario futuro Integrazione delle tecnologie Elettronica di FE (TOF 30 ps) Tecnologia Asic Elettronica di controllo ACQ (trigger …) FPGA riprogrammabili Elettronica di ACQFPGA non riprogrammabili

SEE SEU : una particella di alta energia che interagisce con la parte sensibile di un dispositivo a semiconduttore può ionizzarlo provocando il cambiamento del suo stato logico. SET : la ionizzazione di un semiconduttore può comportare la generazione di un impulso transitorio spurio. Se esso avviene in una zona critica del circuito può tramutarsi in un SEU SEL : linterazione di una particella carica con un dispositivo CMOS può attivare transistor parassiti inducendo un anomalo assorbimento di corrente che può indurre la rottura del dispositivo.