本文作者：ARM前沿科技市場(chǎng)總監(jiān)Neil Stroud

NASA近日成功發(fā)射SpaceX CRS-10貨運(yùn)飛船進(jìn)行第十次國(guó)際空間站商業(yè)貨運(yùn)任務(wù)。SpaceX CRS-10的這次發(fā)射搭載了一個(gè)電子輻射效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，值得關(guān)注的是，該實(shí)驗(yàn)是由是美國(guó)Vorago公司的ARM架構(gòu)抗輻射MCU進(jìn)行控制的。 ARM技術(shù)在航天工業(yè)中勢(shì)頭越來越猛，NASA近日宣布將選擇ARM Cortex-A53處理器構(gòu)建下一代空間電子產(chǎn)品平臺(tái), 此次搭載實(shí)驗(yàn)由美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室和NASA聯(lián)合支持，標(biāo)志著ARM架構(gòu)的耐極端環(huán)境抗輻射微處理器首次部署于空間系統(tǒng)。

抗輻射存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)(RHEME): 在外太空監(jiān)測(cè)電子存儲(chǔ)器

空間環(huán)境下，電子存儲(chǔ)器暴露于高能質(zhì)子和輻射粒子中，當(dāng)這些粒子撞擊存儲(chǔ)器或其他微電路時(shí)存儲(chǔ)器中信息將會(huì)發(fā)生改變，從而引發(fā)電子設(shè)備故障或危及任務(wù)。

為解決這一問題，研究人員設(shè)計(jì)了抗輻射電子存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)——RHEME，RHEME將持續(xù)一年監(jiān)測(cè)空間粒子輻射對(duì)存儲(chǔ)器的影響。該實(shí)驗(yàn)采用了VORAGO公司基于ARM Cortex-M0的抗輻射微控制器進(jìn)行控制。該微控制器采用VORAGO HARDSIL®工藝制造，抗輻射且耐受極端溫度環(huán)境。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將有助于更好地設(shè)計(jì)空間電子存儲(chǔ)器，監(jiān)測(cè)并及時(shí)糾正錯(cuò)誤，減少在航空飛行器電子器件發(fā)生故障的可能。這是挑戰(zhàn)空間環(huán)境、實(shí)現(xiàn)下一代空間計(jì)算的重要一步。

ARM芯片空間發(fā)展前景

一直以來，空間電子系統(tǒng)基于FPGA高度定制，裝載于一次性發(fā)射的火箭上。但隨著太空探測(cè)的不斷發(fā)展，這些火箭已經(jīng)可以重復(fù)利用，因此火箭上搭載的電子系統(tǒng)需要有更強(qiáng)的擴(kuò)展能力、且更加經(jīng)濟(jì)可靠。標(biāo)準(zhǔn)化的ARM架構(gòu)就正好具備這種靈活性。

該實(shí)驗(yàn)將改變空間抗輻射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不斷創(chuàng)新芯片設(shè)計(jì)，將會(huì)有更多基于MCU的電子設(shè)備應(yīng)用于航空飛行器關(guān)鍵控制和安全功能系統(tǒng)中，這將降低系統(tǒng)成本。

VORAGO公司市場(chǎng)主管Ross Bannatyne表示：空間計(jì)算應(yīng)用，尤其是小型衛(wèi)星平臺(tái)的設(shè)計(jì)人員越來越傾向于選擇抗輻射微控制器。ARM技術(shù)具有低功耗的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，且尺寸很小，這對(duì)于太陽能供電、受尺寸嚴(yán)格限制的飛行器而言非常重要。該實(shí)驗(yàn)將為未來芯片的發(fā)展提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

這些輻射效應(yīng)也可能出現(xiàn)在近地飛行的設(shè)備。例如，很多ARM CPU已用在了有“關(guān)鍵任務(wù)”性能的功能型安全應(yīng)用中，例如太空空間探索，汽車的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)，醫(yī)療設(shè)備等。在這些應(yīng)用中，需要檢測(cè)和消除輻射效應(yīng)，保證設(shè)備可控，這對(duì)于保護(hù)人們和地球環(huán)境至關(guān)重要。ARM系列的很多CPU都有這些功能，可滿足不同領(lǐng)域的安全認(rèn)證體系標(biāo)準(zhǔn)，包括ISO26262和IEC61508，滿足設(shè)計(jì)者的要求。