理论9号B换国产SoC芯片 航天平安困扰被霸占(转载)
我理论9号B换国产SoC芯片 航天平安困扰被霸占
2012-10-29 14:59
科技日报 11 字号：TT 10月14日发射的理论九号B卫星上芯片的改变让北京掌握工程研究所星载计算机及电子产物总工程师华更新喜不自禁，在该卫星上，掌握治理单位的核心处置器及其外围电路被一个名为“SoC2008”的片上系统芯片替代了，那比如卫星主动驾驶仪由一台整机设备酿成了设备里一个指甲片大小的芯片。更重要的是，那个芯片是由北京掌握工程研究所年轻的设想团队自主研发的。
“那意味着之前功用相对单一的芯片晋级为大脑系统，航天型号不再处于一种持续跟仿国外各类芯片的场面，而是能够通过系统与元器件之间的协同设想，摘用我国自主研发和国表里开源的IP（常识产权）核，从而处理持久困扰航天配备信息平安的核心元器件国产化和自主保障问题。”华更新说。
小如指甲片 性能高8倍
“那是我们自主研发的一种适用于下一代卫星利用的SoC芯片，把本来整数处置单位、浮点数处置单位、存储器治理器等多种电路功用集成到SoC2008芯片内部。”华更新告诉记者，芯片比如是计算机的一个个大脑，程度间接影响着计算机的运行量量。当前，空间电子产物正朝着高密度、高冗杂、高性能、低能耗和细小型标的目的开展，而空间冗杂的运行情况更是对其提出了高可靠性的要求，传统的集成电路已无法称心那些需求。因而，研造高性能、高可靠、小型化的高程度抗辐射核心片上系统芯片的需求愈加迫切。
SoC（System on Chip），即片上系统，是一种系统级的嵌进式设想手艺，从广义角度来说，是“系统功用在单一芯片上集成”。
华更新做过计算，摘用那些手艺后，星载电子系统的内部集成度进步了，重量只要摘用传统设想产物的40%，能大幅削减卫星平台的体积、重量和功耗，使我国国产卫星平台的有效载荷承载才能大大进步。
他以探月工程使命为例介绍，1公斤物品要从地球带到月球外表，需要消耗约6.5公斤燃料，要带回地球另需2.5公斤燃料。那意味着卫星平台只要削减1公斤重量，运载火箭的承担就少了近10公斤。
固然个头小了，但星载电子系统的性能却进步了7—8倍，功耗却只要本来的80%摆布。
“SoC是对传统软硬件别离的型号研造形式挑战，将彻底改动计划、初样、试样、定型的传统研造流程，大大缩短型号研造周期。”北京掌握工程研究所超大规模集成电路副主任设想师、SoC2008主管设想师刘鸿瑾如是说。
容错设想手艺，一个指令三个“判官”
“在民用范畴，SoC手艺概念早已有之。”北京掌握工程研究所硬件设想工程组长刘群举例说，好比如今的智妙手机，小小的芯片就集中了多项功用。但对航天来说，要在集成化的小芯片上集中多项功用，碰着的困难更多。
刘鸿瑾告诉记者，航天电子产物在空间运行过程中要承担恶劣的空间辐射情况，航天用途理器的一个最根本的要求就是具有抗辐射才能。但SoC系统集成的良多IP核都不是抗辐射加固的，因而需要起首将SoC系统设想做好，然后在此根底长进行进一步的抗辐射加固，那关于设想团队是一个浩荡的挑战。
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为进步SoC可靠性，SoC研造团队从工艺、电路设想、微构造设想以及软件设想等角度动身，别离摘取办法，特殊是创造性地摘用完全三模冗余设想等抗辐射加固设想和容错设想手艺。
“所谓三模冗余设想，就是当系统接到一个指令后，会有三个‘人’对指令停止揣度，即便一个揣度错误，只要别的两‘人’表决通过，指令仍然可以准确施行。”刘鸿瑾表达，那次要考虑到航天产物一旦上天就不克不及修复的特征，通过那种容错体例包管系统可靠运行。
因为具有处置器核和其他冗杂输进输出接口电路，代码设想完成后若何对芯片停止仿实验证成为一大难题。在芯片研造过程中，团队在长达16个多月里，对芯片停止了足够的验证。通过随机生成指令序列的体例，目前已经通过12万条随机组合单指令、75万组多指令组合的功用验证，实现了指令笼盖率100%。
探月工程一显身手
刘鸿瑾告诉记者，早在20世纪90年代，美国航空航天治理局就根据将来航天使命需求，组织多家公司开展了多项有关SoC手艺的研究，2011年岁尾发射的火星探测器中，电子设备的功耗掌握单位摘用SoC实现了整个系统。
因为系统兼容的需要，理论九号B星掌握计算机并没有给SoC2008太大的发扬其运算才能的空间。刘鸿瑾说，SoC2008芯片第一次表态太空只是第一步。目前该芯片已经起头利用于多个型号的各类电子产物中，其强大的才能将得到足够发扬。
华更新认为，跟着航天手艺开展，对以星载计算机为代表的空间电子系统的性能、功用、体积、功耗、重量、可靠性及空间情况适用性的要求越来越高，SoC手艺给航天器综合电子系统开展带来了革命性的改变，为我国航天器的手艺开展和产物更新换代，打下坚实根底。此外它还将在航空、航海、高铁、核电、汽车和工业掌握等范畴发扬越来越重要的感化。（记者 陈瑜）