您的浏览器版本过低(IE8及IE8以下的浏览器或者其他浏览器的兼容模式),存在严重安全漏洞,请切换浏览器为极速模式或者将IE浏览器升级到更高版本。 【查看详情】
推荐您下载并使用 立创商城APP 或者最新版 谷歌浏览器火狐浏览器360浏览器搜狗浏览器QQ浏览器 的极(高)速模式进行访问。
恭喜您获得
8.88采购金
2022年1月31日-2月10日使用
采购金可直接抵扣现货商品金额和兑换商品
我知道了
温馨提示
您已参与过活动了喔!
前往兑换专区
首页 > 行业信息 > 盘点:那些宇航级CPU和“上天”的奥秘
  • 盘点:那些宇航级CPU和“上天”的奥秘

  • 2022-01-11 18:23 218

导读:前段时间芯片大师北斗总师:国产航天级CPU、FPGA等核心器件已100%自主可控一文简要写了国产龙芯CPU的“上天情况,书接上回,本文继续带来人类航天事业中的核心器件——宇航级CPU几桩轶事。


  

图:1972年搭载首颗CPU的先锋10号


如果说探寻外太空是属于人类的终极浪漫,那么为各类航天器、空间站和探测器设计器件无疑就是IC工程师的终极浪漫,而CPU作为最重要的宇航级器件承担了重要使命。


自1972年第一颗真正意义上的处理器登上太空以来,宇航级CPU和消费级CPU就像DNA双链一样,紧密联系却又泾渭分明


由于美苏争霸时代的太空竞赛,一次发射任务具有极高的沉没成本(相对于21世纪),要求携带的宇航器件必须高度可靠和耐用(在任务设计时间内),这决定了宇航器件设计的三个特点


  

图:制造于2001年的RAD750


第一,相对“保守”的性能。在人类探索宇宙初期,即使有加热/散热器,太空中的温度也会有很大差异,同时,电子系统和器件暴露在辐射中的可能性是巨大的,此外还面临振动、大气密度和材料导致的电气性能变化问题。


因此,在设计其中一个系统时,性能指标的优先级要低很多(类似于新能源时代以前的汽车),设计师并不总是使用最新最好的微处理器,而大概率是“能用”和“够用”,且异常笨重(因此缺乏集成电路而大量使用电子管的苏联侧重发展“大力出奇迹”的火箭)。


  

图:韦伯搭载的RAD750性能指标


例如,刚刚在圣诞节发射的詹姆斯韦伯太空望远镜搭载的就是一颗主频为118MHz的RAD750芯片,这颗CPU于2001年发布,工艺仅为150nm,TDP仅为5W。这颗CPU只有上世纪的孱弱性能,但能承受2,000-10,000戈瑞(Gy.)的辐射,大约是做一次CT的1千万倍,也是单颗售价约29万美元的核心卖点。


而韦伯的大表哥——哈勃望远镜,至今仍然运行在英特尔的80486上。


同时,RAD750还运行在毅力号火星车和100多颗卫星上,接受宇宙“考验”近二十年目前无一故障


从上表也可以看出,这些奇奇怪怪的宇航级CPU性能和消费级产品完全不在一个时代,同时指标根据任务需求高度定制化。


  

图:采用RAD6000 的机遇号火星探测器


第二,只相信测试和实验。这就涉及到器件的认证标准和工艺,比如NASA规定,用于太空的CPU必须首先符合美国国防部的MIL-STD-883标准——一套为确保可靠运行而专门开发的100多项测试


这些测试包括:热、机械、交流电气和直流电气测试以及单个晶圆检查的采样要求。而前期测试结果显示,大多数通过的CPU都来自晶圆的中心。由于早期晶圆制造工艺限制,采用中心的die更好地避免了边缘缺陷,使设备更加耐辐射。


某种程度上,宇航级芯片都是高度定制化基础上,再逐一测试、挑选的结果以确保最优解,与消费市场芯片量产的良率和测试有本质区别,同时带来的就是成本和价格暴涨


这一个案例是机遇号火星探测器上的BAE RAD6000处理器,价格约20万美元,NASA采购且最终发射上天的只有200颗左右(依然是爆款型号),也就是RAD750的前任,任务的设计寿命只有3个月,但实际这套系统在火星上工作了15年之久。


  

图:搭载英特尔8086的航天飞机


第三,子系统拆分和冗余。龙芯一文中我们介绍过,采用多颗CPU(甚至不一定是同一型号或架构)是大多数航天器设计的通用做法。目的一是为了冗余,一是为了拆分任务。


在复杂的航天系统中,能够单独控制航天器的每个组件/子系统非常重要,每个子系统都由独立的CPU管理,可以更好地控制子系统以实现电源管理和容错。例如,如果一个CPU挂掉,它只会禁用一个仪器,而不是整个航天器宕机。


NASA早期的航天飞机采用Intel 8086处理器和RCA 1802显示控制器(后续升级为80386),预留5台计算机用于冗余,为了规避辐射使用铁氧体磁芯内存,而航天飞机的整个控制软件不到1M


而伽利略号木星探测器使用6个RCA 1802——2个用于高级模块、4个用于低级模块,采用蓝宝石上硅(SOSIC)技术制造增加稳定性,加起来内存只有176K,不得不感叹人类科技的伟大。


热门物料
型号
价格
CC2530F256RHAR/无线收发芯片 12.4
ULN2003ADR/达林顿晶体管阵列 0.6701
TPS54160DGQR/DC-DC电源芯片 5.63
MSP430F149IPMR/TI(德州仪器) 15.92
ATMEGA8A-AU/ATMEL(爱特梅尔)/AVR 12.36
HR911105A/以太网连接器(RJ45 RJ11) 5.77
STM32F103VET6/ST(意法半导体) 194.71
ATMEGA32A-AU/ATMEL(爱特梅尔)/AVR 15.75
GD32F103RCT6/单片机(MCU/MPU/SOC) 21.65
CL10A105KB8NNNC/贴片电容(MLCC) 0.01842
电信入口 联通入口 移动入口
© 2011-2022 深圳市立创电子商务有限公司 版权所有

提示

您确定删除此收货地址吗?

提示

您确定删除此收货地址吗?

成功提示

content

失败提示

content

展开

收起

微信

客服

关注公众号咨询客服

  • 在线客服热线

    400-830-2058

  • 服务时间

    工作日8:30~18:30

    节假日9:00~18:00

  • 投诉立创工作人员

QQ

咨询

优惠券

有奖

问卷

立创商城旗下芯媒体

微信号:icsight