Последние разработки в области микроэлектроники сделали бизнес в космосе еще более доступным для широкого круга компаний. Рынок, ранее состоявший исключительно из крупных оборонных подрядчиков и государственных компаний, расширяется под действием коммерческих фирм, осваивающих выпуск продукции для космической отрасли. Это стимулирует новые разработки в области космической продукции, которые, по мнению авторов, окажут огромное влияние как на размеры, так и характеристики космической аппаратуры будущего.
В последнее время перспективные коммерческие компании сообщают о значительных инвестициях в космические технологии. Стоимость запуска космических аппаратов упала на сегодня до самого низкого уровня за всю историю освоения космоса, поскольку компании разрабатывают новые подходы к ракетам-носителям.
Инвестиции в размере до 1 миллиарда долларов идут на запуск и развертывание множества спутников на низкой околоземной орбите для поддержки телекоммуникаций во всем мире. Другие подходы к расширению возможностей подключения к глобальной сети Интернет включают разработку беспилотных летательных аппаратов для околоземной орбиты.
Эти подходы требуют большего количества электронных компонентов и новых спутниковых платформ, например, на основе технологии бескорпускных микросхем и микромодулей в пластиковых корпусах для космических полетов (flying plastic encapsulated modules – PEMs) для достижения поставленных целей (рис. 1).
Рис. 1. Пример миниатюрной спутниковой платформы с использованием бескорпусных электронных компонентов в пластиковых корпусах (PEMs)
Все это говорит о том, что спрос на инновации в космической отрасли как никогда высок. Компания Analog Devices имеет долгую историю работы для космической отрасли, обеспечивая высочайшее качество своих изделий, надежность и устойчивость к разрушающему воздействию космической радиации.
Традиционная линейка микросхем для космоса этой компании хорошо известна производителям спутников и космических кораблей. Их радиационная стойкость превышает 100 крад, что делает эти изделия пригодными для геоцентрических орбит.
Компания Analog Devices хорошо известна разработкой новых ИМС, которые позволяют разрабатывать сверхкомпактные и эффективные изделия. Однако применение этих ИМС в космосе является сложной задачей, требующей, как правило, длительной доработки космических изделий в целом.
Подавляющее большинство новых ИМС построено на основе BiCOMS технологии, которая сочетает в себе преимущества биполярных и КМОП технологических процессов. Однако, с точки зрения радиационной стойкости, устройства, выполненные по BiCOMS технологии, обладают недостаточной устойчивостью к накопленной дозе ионизирующего излучения (ИИ) или Total Ionizing Doze (TID) и эффектам единичного функционального отказа или Single Event Functional Interrupts (SEFI). Это увеличивает время разработки новых ИМС в то время, когда быстро растущий рынок космических изделий остро нуждается в новых электронных компонентах.
Еще одним фактором, стимулирующим разработку новых изделий для космоса, являются новые требования к корпусированию ИМС, поскольку многие коммерческие ИМС разрабатываются в новых корпусах, улучшающих их характеристики, но применение этих ИМС в условиях космоса требует существенной доработки, в частности, для повышения требований к герметичности корпуса.
Однако быстрые поставки коммерческих ИМС с доработкой в космическую отрасль все же возможны уже в настоящее время. Во-первых, исходя из того, что для низколетящих спутников требования к радиационной стойкости ИМС снижены и составляют от 30 до 50 крад, что позволят быстро осуществить необходимую доработку ИМС для таких приложений.
Во-вторых, это использование в космосе бескорпусных микросхем и модулей на их основе в пластиковых корпусах (PEMs). Данное направление до недавнего времени вызывала сопротивление со стороны специалистов космической отрасли. Это достаточно сложная технология, но если все будет выполнено надежно и принято к применению в космосе, то такая технология откроет дверь для значительного улучшения характеристик микроэлектронных изделий, включая уменьшение их размера, веса и, как следствие, уменьшение требований к мощности космического корабля.
Производство ИМС и микромодулей в корпусах типа PEMs с высоким качеством и надежностью, пригодных для использования в космосе, имеет решающее значение для продвижения космической микроэлектроники к успешному решению поставленных задач.
Рис. 2. Диаграмма жизненного цикла космических изделий компании Analog Devices
Специалисты из космической отрасли долгое время сопротивлялись использованию PEMs технологий из-за имеющихся рисков, включая достоверность результатов радиационных испытаний.
Это объяснялось тем, что проведение тестирования ИМС для космоса является дорогостоящим и трудоемким процессом, сопряжено с риском отказа всей партии ИМС, необходимостью усиления экранирования или применения других методов повышения радиационной стойкости, которые могут привести к увеличению стоимости и веса изделия в целом.
Компания Analog Devices освоила PEMs технологию и уже сейчас может гарантировать значительное снижение рисков при применении изделий ее разработки в космосе. Компания в настоящее время представила новую линейку коммерческих космических ИМС и изделий на их основе. Эта линейка накрывает три направления, ориентированные на разные требования в зависимости от количества спутников, которые готовятся к запуску. Самое простое направление ориентировано на чисто коммерческие запуски низколетящих спутников. Следующее направление предполагает дополнительные радиационные испытания, скрининг и аттестацию партии электронных компонентов. Это направление, по мнению компании, удовлетворит потребности большинства заказчиков коммерческой космической техники. На рис. 2 приведена диаграмма жизненного цикла космических изделий компании Analog Devices.
Самое сложное и дорогостоящее направление сочетает в себе улучшенное качество и надежность испытаний, включая жесткие характеристики создаваемого ионизирующего излучения и гарантии производителя. Это направление будет включать числовые параметры ионизирующего излучения TID и эффектов единичного функционального отказа SEFI. Несмотря на высокую стоимость микроэлектронных компонентов такого уровня, даже в этом случае преимущества их в производительности и уменьшении размера, веса и мощности по сравнению с существующими на рынке изделиями, используемыми в космосе, оправдают затраты и позволят будущим космическим кораблям обеспечить более высокие характеристики при более низкой общей стоимости.
ВЫВОДЫ
Компания Analog Devices освоила сложные микроэлектронные изделия, предназначенные для использования в космической отрасли, и предлагает фирмам-производителям космической техники сотрудничество в создании и применении высоконадежных и эффективных электронных компонентов для новых разработок. Информацию об электронных компонентах компании Analog Devices, предназначенных для применения в космосе, можно получить у официального представителя компании в Украине – фирме VD MAIS.
Лайкнути
Твітнути