胚胎电子系统及其故障自检测自修复研究
2022年电子技术应用第10期
彭礼彪1，邓永利2，帅 萍1，毕东杰1，李西峰1，谢永乐1
1.电子科技大学 自动化工程学院，四川 成都 611731； 2.北京航空工程技术研究中心 北京 100076
摘要： 胚胎电子系统是模拟生物细胞组织结构和生长机制而设计的一种新型仿生硬件系统。由于其具有良好的故障容错能力，能有效地提高电子装备在复杂应用环境中的可靠性，在航空航天、深水探测、电磁对抗等应用领域具有重要价值。近年来，关于胚胎电子系统的研究主要围绕胚胎阵列结构设计、分化设计和可靠性等问题展开，取得了丰富的成果。首先介绍了胚胎电子系统国内外研究现状，并对目前胚胎电子系统的主要结构、自检测技术和自修复技术关键技术进行了归纳总结，最后在现有研究基础上，分析了胚胎电子系统故障自检测和自修复技术研究存在的主要瓶颈及未来的研究方向。
中图分类号： TP311
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222631
中文引用格式： 彭礼彪，邓永利，帅萍，等. 胚胎电子系统及其故障自检测自修复研究[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222631
中文引用格式： 彭礼彪，邓永利，帅萍，等. 胚胎电子系统及其故障自检测自修复研究[J].电子技术应用，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
随着半导体技术、先进制造技术的迅猛发展，复杂化、高度集成和智能化成为现在装备电子系统最显著特点。然而复杂度和集成度的提高也给电子系统的可靠性设计带来了巨大挑战。尤其在航空航天，深水探测等极端应用领域中，电子系统工作环境复杂多变，电子系统故障率高且难以预测，装备一旦发生故障，难以进行现场维护。此时高可靠性和适应性对这种电子系统具有压倒性的重要地位，这时赋予电子系统故障自检测自修复能力将极大地提高电子装备的可靠性和可用性，复杂应用环境中电子系统的高可靠性设计技术是一个亟待持续深入研究的重要话题。
在提高装备电子系统可靠性方面，避错与容错是常用的两种关键技术。避错技术通常采用高质量结构材料及正确设计方法尽量避免故障发生。但无论采用何种制造技术，都无法完全避免故障的发生。并且利用避错技术来提高系统的可靠性的同时也会带来装备制造成本急剧上升。容错技术是进一步提高装备系统可靠性关键，它能够在系统内部出现故障的情况下由系统自发采取相应措施，在一定的性能指标下继续维持系统可靠运行。随着技术的进步和对电子系统可靠性、安全性更苛刻的需求，传统的容错技术已不能充分适应日益苛刻的可靠性现实需求。
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作者信息：
彭礼彪1，邓永利2，帅 萍1，毕东杰1，李西峰1，谢永乐1
（1.电子科技大学 自动化工程学院，四川 成都 611731；
2.北京航空工程技术研究中心 北京 100076）
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