抓住机遇促进航天SoC快速发展

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1、墨髂避航天s。c德魏敬和于宗光(中国电子科技集团公司第五十八研究所，无锡，20045)文摘：结合当前国内外SoC发展新特点，提出未来航天SoC发展模式和“面向应用、突出重点、明确目标、分步实施”的快速发展的建议，并指出要从系统的角度分析和解决问题．以达到能够在较短时间内快速提升我国航天元器件技术水平的目的。关键词：SoC；抗幅照技术；航天技术。空间技术作为一个国家综合国力的重要标志之一，已成为竞争的重要领域。《中国的航天》白皮书明确提出：中国将在载人航天、深空探测、人造地球卫星等诸多领域内进行研究与探索．这些研究与探索将引领国内与之相关的众多技术快速发展和能力提升．同时相关领域的技术

2、的发展也促进了中国航天技术的发展。事实表明，在增强国力、维护国家安全方面，航天器正在发挥着不可替代的作用。今后10年内，对各种空间设备的需求十分迫切．由此也对控制系统的性能、可靠性、成本、进度等提出更高的要求。作为控制系统部件基本元素的电子元器件，不仅其可靠性是每一种部件可靠性的基础．其抗辐射性能指标也已成为选用的主要依据。微电子技术及其产业已成为航天技术的核心竞争力．也成为航天技术的带动力量。航天微电子产品除了满足通用微电子产品的要求外．因其应用环境的特殊性．受到空间粒子辐射影响。因此．在电路设计、制造工艺、测试标准、使用寿命等多项质量要求上有着极其严格的或特殊的要求。半导体技术发

3、展也给航天电子设备的发展带来了机遇．尤其是系统芯片(如SoC)的出现，极大地提升《航天标准彳匕}2013年第2期了系统性能。降低了功耗和面积，方便了维护，这些优点对航天领域有着巨大的吸引力。但是，国内还鲜有SoC在空间应用的报道．巨大的应用市场和强烈的需求给国内研制单位提供了发展高端SoC的商机与机遇。1国外抗辐照技术的发展水平目前．国际上对空间辐照加固的措施主要采用系统加固的方法．而器件级的加固有两种技术途径：①电路的结构设计；②以工艺加工手段实现。工艺加工技术主要采用SOl(Silicon—on—Insulator．绝缘衬底上硅)和体硅加固方法。美国国防部早在1991年就把亚微米

4、和深亚微米SOI技术列入了关键技术的发展规划之中。据报道．目前国外8英寸的SOI圆片已经商品化．0．1¨13312英寸SOI圆片也已进入批量生产阶段，见表1。国际SOI市场95％的应用集中在8英寸和12英寸大尺寸薄膜S01．其中绝大多数用户为尖端微电子技术的引导者．如IBM、AMD等。目前供应商为法国Soitec、日本信越(SEH)、日本SUMCO．其中前两家供应了约90％的产品。其一9一蕴垡蕴缱理笸应差鱼笪缓蕴筮厦：霾鬟型至羞左表1国外抗辐照电路技术水平抗辐照处理器软误差率(SER)<10。o翻转／位．天，总BRE公司IBM的PPC440核32位RISCCPUSOIT艺剂量>100

5、Krad(Si)总剂量率大于1MRad(Si)，剂量率大HonevwellMIL—STD一1750MPUSOIT艺于10”Rad(Si)／S，软误差率(SER)小于10—11翻转／位．天总剂量：大于100KRad(Si)20MIPS．单周期执行．免LATCH—UP：70MeV／mg／cm2ATMELDSPTSC21020F体硅加T60MFLOPS(峰值)抗SEU小于<1E。9错误／器件／天(在最坏轨道情况)32位SPARCV8总剂量：大于300KRad(Si)ATMEI．AT697F体硅加丁ProcessorLEON2FT抗闩锁70MeVcm2／mg抗辐照ASIC1500万门Hone

6、vwellHX5000门阵列及标准单元两种0．15p,mSOIT艺方式0．181xmATMELATCl8RHA抗辐射标准库单元主要驱动力来自于高速、低功耗SOl电路，特别是微处理器(CPU)应用．技术含量高．附加值大。从国外技术水平看．主流加工工艺在0．18p,m甚至更先进．采用体硅加固和SOI两种方式。虽然没有出现SoC产品．但是电路规模已经可以实现SoC的功能。国内对SOl技术的研究还处于初级阶段．总体上我国SOI／CMOS研究与国外还有较大差距．需要加大研究的力度和投资力度。2SoC技术发展新特点在航空／航天领域．要实现复杂的系统功能．传统做法就是系统研究单位直接采购需要的元器

7、件搭建自己的板卡系统．元器件研制单位专注各种类型的集成电路(CMOS、双极、微波器件等)的设计．这种格局的优势是发挥各自的特长。但是．随着半导体技术的快速进步．集成电路设计门槛降低．同时系统研究单位对自身拥有的核心技术保护意识的增强．一些规模比较大、有财力支撑的系统研究单位开始涉足集成电路设计．出现系统研究单位向上游延伸的现象。在最近的20多年中．集成电路设计行业本身也呈现出新的发展趋势．技术分工进一步分化。在20世纪80年代半导体行业出现加工厂和设计的第