MADRID, 17 Feb. (EUROPA PRESS) -
Cuando nuestro ordenador se bloquea y la pantalla se vuelve azul o nuestro teléfono inteligente se queda colgado y hay que resetearlo, puede ser efecto del impacto de partículas de los rayos cósmicos.
Partículas subatómicas que caen desde el espacio exterior están causando estragos de bajo grado en nuestros teléfonos inteligentes, ordenadores y otros dispositivos electrónicos personales, según el profesor de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Vanderbilt, en Estados Unidos, Bharat Bhuva.
"Es un problema realmente grande, pero es casi invisible para el público", afirma este experto, quien ha explicado esta cuestión en una sesión de la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, que se celebra en Boston.
Cuando los rayos cósmicos que viajan en fracciones de la velocidad de la luz golpean la atmósfera de la tierra, crean cascadas de partículas secundarias, como neutrones energéticos, muones, piones y partículas alfa. Millones de estas partículas golpean nuestro cuerpo cada segundo, pero, a pesar de su número, este torrente subatómico es imperceptible y no tiene efectos nocivos conocidos sobre los organismos vivos.
Sin embargo, una parte de estas partículas transporta suficiente energía para interferir en el funcionamiento de los circuitos microelectrónicos. Cuando interactúan con circuitos integrados, pueden alterar bits individuales de datos almacenados en la memoria, un suceso que se denomina trastorno de un solo evento o SEU, por sus siglas en inglés.
Como es difícil saber cuándo y a dónde irán estas partículas y si no causarán ningún daño físico, las averías que provocan son muy difíciles de caracterizar, de forma que determinar la prevalencia de SEU no es fácil ni directa. "Cuando sólo hay un pequeño retraso de memoria o error suave, podría tener numerosas causas. Podría ser un error del software o un defecto del hardware, por ejemplo. La única manera que una persona tiene de determinar que es un trastorno de un solo evento es eliminando todas las otras posibles causas", señala Bhuva en un comunicado de la Universidad Vanderbilt.
ALTERACIONES EN MÁQUINAS DE RECUENTO DE VOTOS Y AVIONES
Ha habido una serie de incidentes que ilustran cómo de grave puede ser el problema, según Bhuva. Por ejemplo, en 2003 en la ciudad de Schaerbeek, Bélgica, un error de este tipo en una máquina de votación electrónica añadió 4.096 votos extra a un candidato. El fallo fue detectado solamente porque dio al candidato más votos de los que eran posibles y se rastreó hasta este error de memoria en el registro de la máquina.
En 2008, el sistema de aviónica de un avión de pasajeros de Qantas que volaba desde Singapur a Perth, Australia, pareció sufrir un trastorno de un solo evento que causó el desacoplamiento del piloto automático. Como resultado, la aeronave descendió 690 pies en sólo 23 segundos, hiriendo a un tercio de los pasajeros de manera lo suficientemente seria como para hacer que el avión se desviara hacia la pista de aterrizaje más cercana.
Además, ha habido una serie de fallos inexplicables en los ordenadores de las aerolíneas --algunos de los cuales los expertos creen que han sido causados por SEUs-- que han llevado a la cancelación de cientos de vuelos y provocado pérdidas económicas significativas.
Un análisis de las tasas de fallos por SEU en dispositivos electrónicos de consumo realizados por Ritesh Mastipuram y Edwin Wee en el 'Cypress Semiconductor' en una generación anterior de tecnología muestra lo frecuente que puede ser el problema. Sus resultados fueron publicados en 2004 en 'Electronic Design News', con conclusiones como que un simple teléfono móvil con 500 kilobytes de memoria sólo debería tener un potencial error cada 28 años.
Un centro de enrutadores como los utilizados por los proveedores de Internet con sólo 25 gigabytes de memoria puede experimentar un posible error de red que interrumpe su operación cada 17 horas y una persona que vuela en un avión a 35.000 pies (donde los niveles de radiación son considerablemente más altos que al nivel del mar) que está trabajando con un portátil con 500 kilobytes de memoria puede experimentar un potencial error cada cinco horas.
Bhuva es miembro del Grupo de Investigación de Efectos de Radiación de Vanderbilt, que se estableció en 1987 y es el programa académico más grande de Estados Unidos que estudia los efectos de la radiación en los sistemas electrónicos. El equipo se centró principalmente en aplicaciones militares y espaciales.
Desde 2001, el grupo también ha estado analizando los efectos de la radiación en la electrónica de consumo en el ambiente terrestre. Estos expertos han estudiado este fenómeno en las últimas ocho generaciones de tecnología de chip de ordenadores, incluyendo la generación actual que usa transistores 3D (conocidos como FinFET) que tienen tan solo 16 nanómetros de tamaño.
Un estudio sobre los transistores de 16 nanómetros fue financiado por un grupo de empresas de alta microelectrónica, como Altera, ARM, AMD, Broadcom, Cisco Systems, Marvell, MediaTek, Renesas, Qualcomm, Synopsys y TSMC. "Los fabricantes de semiconductores están muy preocupados por este problema porque se está volviendo más serio a medida que se reduce el tamaño de los transistores en los chips de ordenador y el poder y la capacidad de nuestros sistemas digitales aumentan", dice Bhuva.
Para determinar la tasa de SEUs en chips de 16 nanómetros, los investigadores de Vanderbilt tomaron muestras de los circuitos integrados en 'Chips and Electronics (ICE, por sus siglas en inglés) House' en el laboratorio nacional de Los Álamos, en Nueva México. Allí, los expusieron a un rayo de neutrones y analizaron cuántos SEU experimentaban los chips.
LA ELECTRÓNICA DE CONSUMO, REZAGADA EN LA RESOLUCIÓN DE ESTE PROBLEMA
Los expertos midieron la tasa de fallos de los circuitos microelectrónicos en una unidad llamada FIT, que significa fallo en el tiempo. Un FIT es un fallo de un transistor en mil millones de horas de operación, algo que puede parecer infinitesimal, pero se suma muy rápidamente con miles de millones de transistores en muchos de nuestros dispositivos y miles de millones de sistemas electrónicos en uso hoy en día (el número de teléfonos inteligentes por sí solo es de miles de millones). La mayoría de los componentes electrónicos tienen tasas de fracaso medidas en 100 y 1.000 FITs.
"Nuestro estudio confirma que es un problema grave y creciente", afirma Bhuva. "A través de nuestra investigación sobre los efectos de la radiación en circuitos electrónicos desarrollados para aplicaciones militares y espaciales, hemos estado anticipando estos efectos en sistemas electrónicos que operan en el ambiente terrestre", añade.
Aunque los detalles de los estudios de Vanderbilt están patentados, Bhuva describió la tendencia general que han encontrado en las tres últimas generaciones de tecnología de circuitos integrados: 28 nanómetros, 20 nanómetros y 16 nanómetros. A medida que los transistores se han reducido, han requerido cada vez menos carga eléctrica para representar un bit lógico.
Por lo tanto, la probabilidad de que sufran un error suave o error de memoria de 0 a 1 (o 1 a 0) cuando resultan golpeados por una partícula enérgica ha ido en aumento. Esto ha sido parcialmente compensado por el hecho de que a medida que los transistores se han vuelto más pequeños se han convertido en blancos más pequeños, por lo que la tasa a la que se golpean ha disminuido.
Más significativamente, la actual generación de circuitos de 16 nanómetros tiene una arquitectura 3D que reemplazó a la anterior 2D y ha demostrado ser significativamente menos susceptible a los SEUs. Aunque esta mejora ha sido compensada por el aumento del número de transistores en cada chip, la tasa de fallos a nivel de chip también ha disminuido ligeramente.
