行业资讯

聚焦科技之美

以高素质团队和专业设备打造业界领先的传感器、混合集成电路产品

聚焦科技之美

行业资讯

  主页 / 新闻资讯 / 行业资讯 /

宇航级CPU的神奇之处揭秘

作者:admin  更新时间:2017-09-13
相信大家对CPU的认识建立在电脑的认识基础上,它相对于人类的大脑,控制整体的运作。我国发射了许多运载火箭,其中让各部件发挥最大作用的就是CPU,也称为宇航级CPU,本文科普对宇航级CPU的的神奇之处。
宇航级CPU的神奇之处揭秘
  我国宇航级CPU的现状
  在很长一段时间,中国的星载计算机处理器大多依赖进口,国产的人造卫星也大多使用进口CPU。而美国为首的西方国家严格限制高性能的宇航级和军品级CPU的出口,使我国星载计算机的研制受到很大的限制。在十多年前,就有美藉华裔学者因购买了几十片军品级Intel 486 CPU并出售给中国,被美国司法机关和国防部犯罪调查局调查指控的案例。
  在为数不多的军品级、宇航级国产CPU中,其实大多也是对国外产品的逆向工程,比如应用于航天的386EX,以及被应用于军用电子设备的486DX、ARM7,还有由国内某些单位仿制过PowerPC603e和SM1750、SM1753、SM1754,国产版的P1750还曾被用于遥感一号、风云三号、试验四号等卫星。某所还有基于SPARC开源代码修改设计的BM3802RH和BM3803MGRH。但这些仿制或基于开源代码修改设计的国产CPU,大多存在性能偏低的问题,P1750、386EX 、486DX、ARM7性能都低于50MIPS, BM3802RH、PowerPC603e虽然超过了100MIPS,已经强于RAD6000,与欧洲的LEON不相上下,但和美国的RAD750相比还有不小的差距——RAD750的计算性能达240—400MIPS。
  宇航级CPU的工作环境
  宇航级CPU构成了人造卫星的大脑,为了能在星际空间这样的恶劣条件下工作,不仅要应对极端苛刻的高温和低温,还要能应对无处不在的宇宙辐射。
  在太空环境中,物体的温度取决于太阳的光照,由于不存在空气散热,受光面和被光面温差非常大,在轨道高度为300至400km的轨道的温度为例,受光面温度约为150℃,背光面温度约为-127℃,温差约为300℃。正是因此,美国的航天飞机舱外航天服的耐温阈值为:高温149摄氏度,低温-184.4摄氏度。
  宇航级CPU如何抗辐射
  抗辐射加固主要有设计和工艺两种加固技术,或者根据需要组合使用这两种技术。
  从广义上讲,抗辐射加固设计包括材料设计、系统设计、结构设计、电路设计、器件设计、封装设计、软件设计等。从狭义上讲,一般是指采用电路设计和版图设计减轻电离辐射破坏的方法。
  工艺加固是用特殊的工艺进行抗辐射加固的技术。工艺步骤可以是制造商或军方专有的,也可以是以加固为目的将特殊的工艺步骤加入到标准制造商的晶圆制造工艺中去。抗辐射加固工艺技术具有高度的专业化属性和很高的复杂性。
  从系统、结构、电路、器件级的设计技术方面进行抗辐射加固设计可以采用以下方式进行抗辐射加固设计:
  一是采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏,这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。
  二是采用冗余或加倍结构元件(如三模块冗余)的逻辑电路设计方法,即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。
  三是采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术,以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计;
  四是加入误差检测和校正电路,或者自修复和自重构功能;
  五是采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术,以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计。
  此外,使用加固模拟/混合信号IP技术和SIGE加固设计技术也是提升芯片抗辐射能力的有效途径。