Les microcircuits utilisés dans le matériel ordinaire comme les voitures ou les ordinateurs ne conviennent pas aux vaisseaux spatiaux en raison de leur basse fiabilité quand ils sont exposés aux radiations cosmiques. Les ions de haute énergie provoquent, dans l'espace, des pannes et des avaries. C'est pourquoi la mise au point de ASIC (application-specific integrated circuit ou circuit intégral propre à une application) pour les vaisseaux spatiaux nécessite des méthodes particulière pour améliorer leur fiabilité.
Selon lui, c'est un problème d'ingénierie assez complexe, lié à la détérioration des caractéristiques du microcircuit. C'est pourquoi, aujourd'hui, l'espoir repose sur les circuits asynchrones qui, contrairement à leurs analogues synchrones, ne nécessitent pas d'être synchronisés sur la fréquence d'horloge.
"La permutation des charges dans un dispositif asynchrone se déroule parallèlement et sans délai: cela le rend plus efficace et productif que son analogue synchrone. Les données arrivent jusqu'à l'unité de traitement aussi vite que le permet le chemin de données dans le processeur, et sont traitées quand les unités appropriés des microcircuits sont prêtes à le faire", explique Maxim Gorbounov.
Quant à la méthodologie de construction de tels circuits, les choses sont plus complexes — il n'existe pas de chemin standard pour leur conception. Bien que la logique de construction de microcircuits asynchrones ait été proposée encore dans les années 1970, le travail sur les circuits synchrones reste le principal axe de travail.
"Les capacités technologiques des microcircuits synchrones affichent leurs limites. Les normes de planification (dimension minimale d'un élément du microcircuit) sont déjà inférieures à 10 nanomètres. Alors qu'avec les mêmes normes, les circuits asynchrones peuvent fonctionner plus rapidement parce qu'ils ne nécessitent pas la synchronisation de différentes parties du cristal", poursuit l'expert.
La porte C est un dispositif logique avec un élément de mémoire intégré. Concrètement, c'est un bloc de construction avec deux entrées, et si elles coïncident le signal est transmis (sinon, l'élément garde la valeur précédente).
"En appliquant la méthode DICE (Dual Interlocked Cell) bien connue dans la logique synchrone aux trois versions de réalisation schématique de la porte C, nous avons obtenu 3 nouveaux circuits DICE de la porte C de meilleure fiabilité", a déclaré Igor Danilov, responsable du secteur de topologie des grands circuits intégrés résistant aux radiations au Centre de recherche fédéral d'études systémiques affilié à l'Académie des sciences de Russie, co-auteur de l'étude.
D'après les scientifiques, les circuits mis au point peuvent être utilisés dans la conception de microcircuits asynchrones ayant une meilleure fiabilité et prévus pour le tout nouveau matériel spatial.