胚胎電子系統及其故障自檢測自修復研究
2022年電子技術應用第10期
彭禮彪1，鄧永利2，帥 萍1，畢東杰1，李西峰1，謝永樂1
1.電子科技大學 自動化工程學院，四川 成都 611731； 2.北京航空工程技術研究中心 北京 100076
摘要： 胚胎電子系統是模擬生物細胞組織結構和生長機制而設計的一種新型仿生硬件系統。由于其具有良好的故障容錯能力，能有效地提高電子裝備在復雜應用環境中的可靠性，在航空航天、深水探測、電磁對抗等應用領域具有重要價值。近年來，關于胚胎電子系統的研究主要圍繞胚胎陣列結構設計、分化設計和可靠性等問題展開，取得了豐富的成果。首先介紹了胚胎電子系統國內外研究現狀，并對目前胚胎電子系統的主要結構、自檢測技術和自修復技術關鍵技術進行了歸納總結，最后在現有研究基礎上，分析了胚胎電子系統故障自檢測和自修復技術研究存在的主要瓶頸及未來的研究方向。
中圖分類號： TP311
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222631
中文引用格式： 彭禮彪，鄧永利，帥萍，等. 胚胎電子系統及其故障自檢測自修復研究[J].電子技術應用，2022，48(10)：13-20.
英文引用格式： Peng Libiao，Deng Yongli, Shuai Ping，et al. A survey of embryonic electronic system and its fault self-detection and self-repair[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(10)：13-20.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222631
中文引用格式： 彭禮彪，鄧永利，帥萍，等. 胚胎電子系統及其故障自檢測自修復研究[J].電子技術應用，2022，48(10)：13-20.
英文引用格式： Peng Libiao，Deng Yongli, Shuai Ping，et al. A survey of embryonic electronic system and its fault self-detection and self-repair[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(10)：13-20.
A survey of embryonic electronic system and its fault self-detection and self-repair
Peng Libiao1，Deng Yongli2，Shuai Ping1，Bi Dongjie1，Li Xifeng1，Xie Yongle1
1.School of Automation Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China; 2.Beijing Aeronautical Technology Research Center, Beijing 100076, China
Abstract： The embryonic electronic system is a bionic hardware system designed based on the growth and development mechanism of multicellular organisms. Because of its good fault tolerance, it can effectively improve the reliability of electronic equipment in complex application environments, and has important application value in aerospace, deep-water exploration and other complex fields. In recent years, the research on embryonic electronic systems has mainly focused on new design of array structure, reliability and optimization design and other issues, and have achieved rich results. This article firstly introduces the current research status of embryonic electronic system, and summarizes the main structure, self-detection technology and self-repair technology of current embryo electronic system. Finally, on the basis of existing research, the main bottlenecks and future research directions of embryonic electronic system fault self-detection and self-repair technology are analyzed.
Key words : embryonic electronic system; self-detection; self-repair
0 引言
隨著半導體技術、先進制造技術的迅猛發展，復雜化、高度集成和智能化成為現在裝備電子系統最顯著特點。然而復雜度和集成度的提高也給電子系統的可靠性設計帶來了巨大挑戰。尤其在航空航天，深水探測等極端應用領域中，電子系統工作環境復雜多變，電子系統故障率高且難以預測，裝備一旦發生故障，難以進行現場維護。此時高可靠性和適應性對這種電子系統具有壓倒性的重要地位，這時賦予電子系統故障自檢測自修復能力將極大地提高電子裝備的可靠性和可用性，復雜應用環境中電子系統的高可靠性設計技術是一個亟待持續深入研究的重要話題。
在提高裝備電子系統可靠性方面，避錯與容錯是常用的兩種關鍵技術。避錯技術通常采用高質量結構材料及正確設計方法盡量避免故障發生。但無論采用何種制造技術，都無法完全避免故障的發生。并且利用避錯技術來提高系統的可靠性的同時也會帶來裝備制造成本急劇上升。容錯技術是進一步提高裝備系統可靠性關鍵，它能夠在系統內部出現故障的情況下由系統自發采取相應措施，在一定的性能指標下繼續維持系統可靠運行。隨著技術的進步和對電子系統可靠性、安全性更苛刻的需求，傳統的容錯技術已不能充分適應日益苛刻的可靠性現實需求。
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作者信息：
彭禮彪1，鄧永利2，帥 萍1，畢東杰1，李西峰1，謝永樂1
（1.電子科技大學 自動化工程學院，四川 成都 611731；
2.北京航空工程技術研究中心 北京 100076）
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