Ещё о космических чипах компаний "Микрон" и "Элвис"

Российское предприятие "Микрон" (входит в отраслевой холдинг РТИ) разработало чипы, которые обеспечат бесперебойную работу оборудования в космосе в течение 10-15 лет.

На одной кремниевой пластине помещается больше десятка микросхем, причем все они разные, но одинаково предназначены служить высокой цели. Их установят на компьютеры космических аппаратов.

По словам Николая Шелепина, заместителя генерального директора по науке ОАО "НИИМЭ и Микрон", новая разработка предприятия поможет избежать столь частных аварий наших космических аппаратов, которые в большинстве своем оснащены зарубежными компонентами, не предназначенными для использования в космосе. 

Конструкторы зеленоградского предприятия "Микрон" работали над дизайном этих чипов 3 года. Задача осложнялась тем, что в космосе, помимо температуры на компьютерные системы влияет еще и повышенная радиация, и сильные электромагнитные импульсы.

Геннадий Красников, руководитель группы компаний "Микрон" рассчитывает, что уже через 1-2 года разработанные специалистами из Зеленограда "космические" чипы будут применяться массово при создании российских спутников и аппаратуры к ним. "И тогда наши аппараты в космосе будут очень надежными," - подчеркнул он.

Помимо космического пространства, новые чипы бесспорно найдут широкое применение и в авиации, и в российской военной технике. На сегодня "Микрон" уже производит 42% всей микроэлектроники в стране. Это здесь выпускают миллионы билетов для транспорта, чипы для биометрических паспортов, сим-карты.

Самый быстрый и полностью отечественный: ЭЛВИС разработает новый микропроцессор для спутников

Последняя разработка зеленоградского НПЦ "Элвис" — микропроцессор MC-30SF6, который продолжает линейку многоядерных процессоров «Мультикор» — стала темой нескольких публикаций в СМИ: «Россия создаёт медленный процессор для спутников», написали «Известия». В ЭЛВИСе не считают процессор медленным и подчеркивают, что на сегодняшний день это самый «быстрый» сигнальный микропроцессор для применения в космической аппаратуре, при жестких внешних условиях — большом диапазон температур и радиационном излучении. Делать новые чипы будут на зеленоградском «Микроне». Ключевые характеристики нового «космического» чипа и его конкурентные преимущества издание Zelenograd.ru выяснило у разработчиков. «По сравнению с отечественными и зарубежными аналогами наш процессор отличает высокая производительность, а также наличие встроенных гигабитных каналов SpaceFibre, — рассказали в ЭЛВИСе. — Например, только по ядру DSP эта микросхема в десятки раз быстрее процессора, установленного в американском марсоходе Curiosity. А JPEG-сжатие изображений со скоростью 320 мегапикселей в секунду выполняется параллельно отдельным аппаратным ускорителем. По предварительным характеристикам — мы разрабатываем самый быстрый на сегодняшний день в мире радиационно-стойкий процессор, если не считать узкоспециализированные FPGA, где сравнимой производительности можно достичь на какой-нибудь одной конкретной задаче, при этом остальной функционал будет урезан. Процессор MC-30SF6 можно будет использовать в бортовой радиоэлектронной аппаратуре: в трактах обработки оптических и радарных систем, видеокамер, систем обработки и сжатия изображений в радиолинию. Область применения не ограничена космической сферой: это может быть, например, авионика».

На разработку нового микропроцессора до конца 2014 года выделено 220 миллионов рублей — работы финансирует Минпромторг в рамках федеральной целевой программы развития электронной компонентной базы до 2020 года. Изготавливать чипы будут на зеленоградском «Микроне», в конце 2014 года разработка должна завершиться выпуском опытной партии. Таким образом, микросхема получится полностью отечественной — все операции по её созданию, от разработки до изготовления и корпусирования, будут выполнены на территории РФ.

Для защиты от радиации кристалл процессора MC-30SF6 проектируется на базе радиационно-стойкой библиотеки, специально разработанной для фабрики «Микрон». Такой подход в России впервые реализован ЭЛВИСом, причем это уже не первая разработка на его основе: первоначально такую же библиотеку на предприятии создали под зарубежную фабрику, на базе которой был выпущен ряд микросхем — еще до запуска в Зеленограде линии по производству чипов 180 нм. Пример уже выполненной разработки — чип памяти 1657РУ1У, завоевавший первое место в конкурсе «Золотой чип 2013» за уникальные для КМОП-технологии параметры радиационной стойкости. Аналогичным способом проектирование процессоров (RadHard by Design) выполняют всего несколько компаний в мире, например, Aeroflex и Atmel. В России, на «Микроне», уже изготовлены и успешно прошли испытания три типономинала радиационно-стойких СБИС, разработанных ЭЛВИСом; параллельно ведется еще несколько проектов.

Новый процессор предназначен для непрерывной работы в течение10-15 лет в условиях большого перепада температур (от минус 60 ºС до плюс 85 ºС) и суммарной накопленной дозы излучения до 200 килорад (все предварительные характеристики). Топологический уровень микросхемы процессора — 180 нм. Тактовая частота у разных ядер — от 100 до 160 МГц, при этом в ЭЛВИСе отмечают, что производительность таких процессоров принято измерять не в МГц, а в количестве операций в секунду — и по ней он более чем конкурентоспособен. Еще одно его конкурентное преимущество — стоимость: благодаря использованию относительно недорогой технологии производства — КМОП — микросхемы получаются в разы дешевле аналогов, которые обычно изготавливаемых по технологии «кремний на изоляторе» (КНИ).

«Существует несколько подходов для повышения радиационной стойкости электронных компонентов, — поясняют разработчики. — Первый — использование соответствующих технологий изготовления, таких как КНИ или КНС — „кремний на сапфире“. Это дорогой вариант, но он позволяет достичь наилучших параметров стойкости микросхемы к излучению. Второй подход — выбранный нами — это специальные методы проектирования (топологические решения, другие формы транзисторов, избыточность на уровне стандартных ячеек), он обеспечивает приемлемые для большинства применений параметры стойкости при значительно меньшей стоимости изготовления чипов. Третий подход — сбое-отказоустойчивые решения на более высоком системном уровне (архитектура микросхемы, модуля, устройства), такие как резервирование данных, помехоустойчивое кодирование, специальные алгоритмы анализа и работы при сбоях и т.д.»

Процессору ЭЛВИСа дополнительную защиту от радиации будет давать физическое троирование регистров центрального процессор, а также защита внутренней и внешней памяти кодом Хэмминга, автоматически исправляющим ошибки. «А вот упомянутые «Известиями» «покрытие оксидом кремния» и «корпус с позолотой» на самом деле не используются для защиты от радиации, — корректируют в ЭЛВИСе ошибки журналистов. — И архитектура у процессора не MIPS, на которой «был построен процессор незадачливого аппарата "Фобос-Грунт" — данная архитектура в MC-30SF6 только у одного встроенного ядра. Наш процессор представляет собой систему на кристалле с двумя независимыми DSP процессорами и CPU (с архитектурой MIPS), а также с аппаратным ускорителем сжатия JPEG, акселератором операций фильтровой и спектральной обработки и встроенными высокоскоростными каналами обмена информацией. Что касается MIPS — эта процессорная архитектура не имеет никакого отношения к незадачливости „Фобос-Грунта“, слова представителя НИИЭТ истолкованы неверно. Термином „процессор“ часто обозначают не чип процессора, а процессорный модуль, ЦВМ или просто системный блок ПК. Как следует из официальных выводов комиссии по причинам отказа аппаратуры "Фобос-Грунта", действительно, архитектуру всей машины сочли недостаточно продуманной, не были реализованы алгоритмы работы в ряде нештатных ситуаций — но речь никак не идет о микросхемах процессоров».

Одновременно с ЭЛВИСом и в партнёрстве с ним разработку собственной линейки радиационно-стойких микросхем ведёт и «Микрон». За последние три года его конструкторы создали ряд микропроцессоров и других схем, которые удовлетворяют требованиям российских стандартов и должны обеспечить бесперебойную работу космической аппаратуры на протяжении10-15 лет — об этом в недавнем сюжете телеканала «Вести» рассказал Николай Шелепин, заместитель генерального директора по науке НИИМЭ и «Микрон». По его словам, в падении российских спутников зачастую виноваты импортные микросхемы, которые не всегда отвечают космическим требованиям или вообще не предназначены для использования в космосе. «Мы ожидаем, что в ближайшей перспективе год-два будет очень массовое применение нашей элементной базы. И наши аппараты в космосе будут очень надежными», — заявил Геннадий Красников, руководитель группы компаний «Микрон».

Статья - в развитие темы https://sdelanounas.ru/blogs/40429/ 

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈