Strahlungsfester RISC-V-Mikroprozessor als Forschungsprojekt

FORSCHUNG & ENTWICKLUNG EMBEDDED SYSTEMS

Im Fachbereich Elektrotechnik an der Fachhochschule Dortmund wurde ein Mikroprozessor entworfen, der auf dem offenen Hardware-Standard RISC-V basiert. Er ist so aufgebaut, dass er auch unter starken äußeren Strahlungseinflüssen korrekt arbeitet.



Die Widerstandsfähigkeit des Mikroprozessors gegen Strahlungen macht ihn für den Einsatz in Experimenten der Weltraumforschung oder der Hoch-Energie-Physik (etwa am Europäischen Kernforschungszentrum CERN) geeignet. Dafür verfügt er über spezielle Schutzschaltungen, die durch Strahlung verursachte Fehler ausgleichen.  

Dafür wurde das TMR-Prinzip (Triple Modular Redundancy) angewendet, das eine dreifache Sicherung realisiert. Damit können Fehler auch bei sehr hoher Strahleneinwirkung erkannt und korrigiert werden. 

Am Fachbereich wurden erste Tests erfolgreich bestanden. Es folgen Studien mit Röntgenstrahlen und Schwer-Ionen. Die Entwicklerinnen und Entwickler erwarten eine Strahlentoleranz von bis zu 100 Megarad.

 

Das Projekt …

wurde zunächst durch hochschulinterne Fördermittel unterstützt und kann seit Juli 2021 im Förderprogramm „SmartPixelPower“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) weitergeführt werden.

Der quadratische Chip hat eine Seitenlänge von 2mm und wurde mit einer 65-nm-CMOS-Technologie beim Auftragsfertiger TSMC produziert. Als Basis diente der „AIRISC-Core“ des Fraunhofer Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme in Duisburg. RISC-V ist eine offene Mikroprozessor-Architektur, die sich wie beim Open-Source-Ansatz in der Software-Entwicklung ohne Lizenzgebühren verwenden und modifizieren lässt.

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