いわゆるキセノン・デス・フラッシュ問題について


6 posts
by masafumi_ohta » Tue Feb 10, 2015 5:32 am
太田です。

いわゆるキセノン・デス・フラッシュ問題について、公式ページのブログポストの内容を翻訳しました。急ぎのもののため精査に欠きますが、内容をご確認いただけると幸いです。なお最後のtwitter..のくだりは内容と関係ないため翻訳しておりません。ご注意願います。なお、原文はこちらです。

http://www.raspberrypi.org/xenon-death- ... cs-lesson/

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もしRaspberry Pi 2のオーナーであればおめでとうございます!あなたは光電効果の素晴らしいデモを体験できる誇りあるオーナーでもあります。

週末に、私たちのフォーラムやCambridgeやBletchleyと周囲の地域のRaspberry Jamで見かけるベテランのPeter Onionさん(ホントよく見かける人で、コスプレ好きで、この写真の背景はChristmas CamJamのものです)は、私たちがいままで出くわしたことがない魅力的なbugだなと思うものを発見しました。

『Raspberry Pi 2はカメラ嫌い』なのです。

Peterさんのバグレポートはフォーラム経由で来ました。彼は誇らしげに新しいRaspberry Pi 2を写真に撮ったときにおかしな現象を発見しました。彼のカメラのフラッシュが光るたびに、彼のPiが落ちてしまうのです。

Jonathanは、朝の多くの時間をフラッシュをたくこととオシロをつつくことに費やしました。そして私たちは何が起きているのかということ、そしてそれはまったく害のないものであるということを突き止めました。あなたのPiは、フラッシュが当たっても永久的な影響を受けることはないでしょう。

さらにいいニュースがあります。この現象はとても特別な環境下でしか発生しません。

強力な長波光線のフラッシュ、例えばレーザーポインターやカメラのキセノンフラッシュはプロセッサのコアの電源を統括するデバイスに混乱を引き起こしてコア電圧の降下を招いてしまいます。
(このデバイスはあなたのPi 2上でシルクスクリーンで『U16』とマークされているチップで、USBのパワーサプライとHDMIポートの間にあります。周辺にあるほかのコンポーネントより少しテカテカしているのですぐわかるでしょう。)

重要なのは、キセノンフラッシュやレーザーポインターといったとても強力な光だけがこのような問題を起こす事です。他の明るい光、他のテクノロジーを使ったカメラのフラッシュなどは、電源をオフにしたりしません。Pi 2を太陽の日差しいっぱいのピクニックに持っていったり、レイブに連れていったりしても、きちんと動作します。ただし、オスカーのレッドカーペットに連れていってはいけません。Jonは1800ルーメンのLEDライトを彼のデスクの上のPi 2にあてていますが、不安定になることはありません。

さて、この問題を引き起こしているコンポーネントはWL-CSPパッケージの中にあります。むき出しのシリコンダイで半田ボールがくっついています。次の写真は類似のパッケージの内面を大きく拡大したもので、互いの円は非常に小さい半田ボールとなっています。

WL-CSPパッケージはよりハイテクな電子パーツによく使われる方法で、一層のデバイスパッケージを要求されないことを意味します。これはまた可能な限り最も小さい物理パッケージであり、モバイルなもののデザイナー(あるいはとても小さいコンピュータを作っている人)が本当に気にするところです。

なにがこのコンポーネントに奇妙なふるまいを引き起こしているのでしょうか?それは光電効果で、金属が自身に光が当たる事により電子を放出するというものです。下にあるビデオは本当にいいチュートリアルで、どういう動きをするかを紹介してます。

Pi 2とキセノンフラッシュの現象で見られることは光電効果と同じですが、金属ではなく半導体で起こっています。半導体は金属と同様に、光子によって払いのけられてしまう自由な電子を持っていて、フォトダイオード、ソーラーバッテリーやフォトトランジスタは全てこの効果を機能に利用したものです。もしあなたがソーラーバッテリーがどう動くかについてもっと学びたいのなら、Physics.orgに良い説明があります。

シリコンの接合部 (ダイオードやトランジスターといった類の中で電気的に不思議な機能を担うもの)は、この光電効果が十分に大きい場合(十分な光(色調とか)を浴びせた場合)、その機能を乱してしまうことがあります。これが我々のパワーサプライチップに起きている事だと思われます ー 強力な光が当たった時に、複雑なシリコンチップの回路構成のどこかで、トランジスタあるいはダイオードで不具合が発生します。これでパワーサプライは『ドロップアウト』して、Piは再起動してしまうのです。

Jonathanは、高いエネルギーのパルスをキセノンフラッシュ菅からU16に当てた時に何が起きるのかを一生懸命に調査しています。私たちも将来製造するPiがこの問題に対して影響を受けないようにする可能性を探っています。みなさんがPiの写真を撮りたいことは、私たちだってわかっています。

Pi 2がキセノンフラッシュを浴びることによって何か本当のダメージを受けるかの証拠はみいだせません。ただ、私たちは、フラッシュを浴びせることをお勧めしません。(クラッシュやリブートはあなたのSDカードを壊すことになるでしょう)。問題についてはフォーラムやコメントのいろいろなところで言及されているので、ここで繰り返して言うに値するものかと思いますが、よくある日常の光、例えば太陽光とかインドアの光とか、怒ったサイクリスト(!)とかは、このようなことは起こしません。ご心配なく!

もしあなたがPi 2をフラッシュの当たるような状態で利用する必要がある場合は、U16をなにかで覆うことをお勧めします。今のところもっとも簡単な方法はSugruのようなシリコンラバーやブルータックのような粘着ラバーでコンポーネント全体をカバーすることです。(フォーラムではパンを使った人もいました。)または、Piを不透明のケースに入れましょう。

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以上です。
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by akita-500 » Fri Jan 08, 2016 3:27 am
同じような事が http://akizukidenshi.com/catalog/faq/goodsfaq.aspx?goods=M-09024 にかかれてますが、
こっちは簡素で光電効果という言葉もないです。
ともかくとして 自分はTVの後ろにぶら下げて stick PCのように使う予定です。
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http://hatahata50.blogspot.jp/2016/01/r ... del-b.html
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by masa-aud » Sat Mar 05, 2016 10:36 pm
トランジスタの接合部に光を当てれば導通が変化するでしょうから、ICのパッケージが光を遮断できない作りなら誤動作ありと思います。
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by masa-aud » Sun Mar 06, 2016 9:23 am
遮光不良による誤動作の問題について、ボード提供側の姿勢にいささか不安を持ちました。WL-CSPの半導体部品は遮光を前提とするはずで、その採用と実装後の対処法には当然検査が不可欠で、耐光性能なり利用上の注意の説明が必要です。
Raspberry Pi の信頼性が問われていることに気がつく必要があるでしょう。つまりそのような誤動作が起きることを知ったあとは、無作為に対しては厳しい批判が出るものです。なお、ホビーストにはトータルリコールなどよりも、熱や電気的問題のない範囲の遮光の工作法を議論して楽しむのが良いと思います。
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by masafumi_ohta » Sun Mar 06, 2016 12:33 pm
masa-aud wrote:遮光不良による誤動作の問題について、ボード提供側の姿勢にいささか不安を持ちました。WL-CSPの半導体部品は遮光を前提とするはずで、その採用と実装後の対処法には当然検査が不可欠で、耐光性能なり利用上の注意の説明が必要です。
Raspberry Pi の信頼性が問われていることに気がつく必要があるでしょう。つまりそのような誤動作が起きることを知ったあとは、無作為に対しては厳しい批判が出るものです。なお、ホビーストにはトータルリコールなどよりも、熱や電気的問題のない範囲の遮光の工作法を議論して楽しむのが良いと思います。


あのすいません、最初の文章お読みになってますか?これは財団の公式サイトにあったものを翻訳しています。

>その採用と実装後の対処法には当然検査が不可欠で、耐光性能なり利用上の注意の説明が必要です。
>つまりそのような誤動作が起きることを知ったあとは、無作為に対しては厳しい批判が出るものです。

調査もしてますし無作為ではありません。その対策の明示も覆うことをしろとかお願いをしております。
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by masa-aud » Sun Mar 06, 2016 1:30 pm
reply to masafumi_ohta
ご返信ありがとうございます、ご指摘のこと、全くの無作為ではなく、対策にも言及ありとのこと、これは了解しています。原文も見ましたが、しかしなお、懸念した点は、公式説明がこれがまれなケースとしても、利用者も産業界も問題をまじめに受け止めて今後の発展のためにも責任ある姿勢を示す、それを公的な場では期待していると思うのですが、なにかちゃかしたような文を見て、これはRaspberryPi全体に悪い姿だと思った次第です。せっかく普及してきて将来を期待したいのですが、中枢にある人達の感覚が危ういなという印象を抱かせるのではないかと危惧します。私は信頼性の高いものへ進んで欲しいので、その姿勢も期待しています。
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