Электроника космос: Контакты | Космос

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ И ЭЛЕКТРОНИКА | Наука и жизнь

От ионизированных частиц космических лучей страдают не только электронные микросхемы.

Открыть в полном размере

‹

›

Осень 2000 года. Гигант информатики, американская фирма «Сан Майкросистемс», срочно отзывает около тысячи дефектных серверов. Инженеры фирмы затрудняются определить причину неисправности, специальная да и общая пресса шумит, акции фирмы падают. Наконец, причина выясняется: космические лучи.

Весна 2003 года. Выборы в муниципалитет пригорода Брюсселя — Схарбека. Компьютер показывает, что один из кандидатов набрал на 4096 голосов больше, чем число жителей в этом городке. Мы с вами, конечно, подумали бы о какой-то другой причине, но и здесь, по мнению экспертов, оказались виновны космические лучи.

Весна 2007 года. В прессу просочился конфиденциальный отчёт специалистов фирмы «Майкрософт». Как известно, при серьёзных сбоях операционной системы «Windows» она предлагает послать на фирму отчёт о произошедшей ошибке. Анализ показал, что в 10% таких случаев виноваты те же космические лучи.

Космические лучи — заряженные частицы, бороздящие Вселенную на скоростях, близких к световой (см. статью на стр. 2 в этом номере). Они возникают при взрывах сверхновых звёзд. В основном это ядра атомов и протоны. Попадая в атмосферу и сталкиваясь с атомами её газов, они порождают целый «ливень» частиц. Многие поглощаются в атмосфере, но на уровне моря ежесекундно через каждый квадратный сантиметр пролетает от одного до десяти нейтронов.

Эти нейтроны опасны для электроники. При столкновении нейтрона с атомом кремния, из которого состоят микросхемы, образуются атом натрия, альфа-частица, протон и электроны. В результате может измениться состояние ячейки памяти с 0 на 1 или наоборот, нарушиться работа микропроцессора, а то и произойти короткое замыкание на наноуровне.

«За последние 20 лет, — говорит Джим Зиглер, сотрудник фирмы ИБМ, с 1979 года занимающийся этой проблемой, — уязвимость компьютерной памяти к космическим лучам выросла в тысячу раз». Транзисторы, из которых состоит микросхема памяти, становятся всё меньше, и им легче нанести вред одной-единственной частицей. Кроме того, они всё плотнее размещаются на чипе, так что становится меньше пустых мест, через которые нейтрон может пролететь без вреда. В ближайшие 10 лет по мере дальнейшей миниатюризации опасность может возрасти ещё в сто раз.

Поскольку опасные нейтроны и возникают, и частично поглощаются в атмосфере, существует определённый уровень высоты, где их больше всего. Это 18 000 метров над уровнем моря, а пассажирские авиалайнеры летают на высотах около 11 000 метров. «В авиационной электронике количество сбоев сейчас в сто раз больше, чем на земле», — говорит Зиглер. В рейсе длиной 10 часов хотя бы один сбой бортового компьютера статистически неизбежен.

Так почему же самолеты не падают и даже спутники, непосредственно подвергающиеся «душу» из заряженных частиц, успешно работают на орбите годами? Потому, что важные микросхемы в такой аппаратуре дублируются, а жизненно важные ставятся и в трёх экземплярах. Часть электроники на спутниках, если позволяют весовые ограничения, защищают листами алюминия или даже свинца. Иногда применяют и специальные микросхемы, сконструированные с учётом «обстрела» из космоса.

Все эти меры стоят дорого, поэтому наши обычные настольные компьютеры, ноутбуки, сотовые телефоны, проигрыватели МР3 и другую популярную электронику никак не защищают от космических лучей.

В общем, если ваш компьютер или телефон выдают сообщение «неисправимая ошибка», вините в этом сверхновые звёзды.

Космос, электроника, лазерная техника. Какие научно-технические программы реализуют Беларусь и Россия

30 июня, Минск /Корр. БЕЛТА/. Председатель Государственного комитета по науке и технологиям Сергей Шлычков рассказал о планах по реализации научно-технических программ Союзного государства на IX Форуме регионов Беларуси и России в Гродно, сообщили корреспонденту БЕЛТА в пресс-службе ГКНТ.

Суперкомпьютер и наноспутник: более 250 инновационных разработок представлены на Форуме регионов

Успехи науки

«В рамках глобальных геополитических и технологических процессов, с учетом тех вызовов, с которыми в настоящее время сталкиваются наши страны, формирование единого научно-технологического пространства Союзного государства становится источником новых возможностей. Развитие совместной научной деятельности, разработка и внедрение в производство инноваций должны стать проводниками ускоренной технологической эволюции, что в свою очередь обеспечит конкурентоспособность на глобальном рынке, научно-технологическую и экономическую безопасность СГ», — сказал Сергей Шлычков.

Основной инструмент реализации научно-технической политики Союзного государства — научно-технические программы. По словам председателя ГКНТ, время подтвердило эффективность этого организационно-правового механизма. Реализовано более 60 программ в области космических технологий, микроэлектроники, информационных технологий, машиностроения, медицины и других сферах.

В 2020 году завершена очередная знаковая научно-техническая программа СГ по разработке нового поколения электронных компонентов для систем управления и безопасности автотранспортных средств — «Автоэлектроника». Результаты программы использованы при создании беспилотных карьерных самосвалов БЕЛАЗ, которые уже работают на карьерах Сибирской угольной энергетической компании.

В области космоса уже реализовано 7 научно-технических программ СГ. Благодаря тесному сотрудничеству удалось создать группировку космических аппаратов и соответствующую инфраструктуру. Получаемая от спутников дистанционного зондирования Земли информация используется Беларусью и Россией для решения различных государственных задач. В настоящее время реализуется еще одна программа СГ в области космоса — «Интеграция-СГ». Ее целью является повышение эффективности обработки и распределения данных дистанционного зондирования Земли.

Планы на будущее

В 2022 году планируется начало реализации трех новых научно-технических программ Союзного государства. «Первая из них — еще одна космическая программа «Комплекс-СГ», в настоящее время идет согласование ее проекта. Программа предполагает разработку базовых элементов орбитальных и наземных средств в интересах создания многоспутниковых группировок малоразмерных космических аппаратов наблюдения земной поверхности и околоземного космического пространства. Государственные заказчики — НАН Беларуси и госкорпорация «Роскосмос», — проинформировал председатель ГКНТ.

В рамках научно-технической программы «Интелавто» планируется разработать системы бортовой электроники для электрических и гибридных автотранспортных средств, превосходящие существующие мировые аналоги. В том числе системы управления двигателем, бортовой безопасности, роботизированного управления, высокоэффективные электродвигатели и другие. Государственные заказчики — Минпром Беларуси и Минпромторг России.

Результатами программы «Компонент-Ф» станет разработка новых образцов лазерной техники, применяемой для обработки различных материалов в радиофотонике, высокоскоростной связи, термоядерном синтезе, медицинской технике и иных направлениях. Идет согласование проекта программы. Она предусматривает разработку перспективных базовых технологических процессов получения функциональных материалов, структур, компонентов и модулей для высокоэффективных изделий фотоники в Союзном государстве. Государственные заказчики — Национальная академия наук Беларуси и Минобрнауки России.

Сергей Шлычков также сообщил, что в настоящее время ГКНТ и Минобрнауки России совместно с Постоянным комитетом Союзного государства и другими заинтересованными из двух стран ведут работу по упрощению процедур согласования научно-технических программ СГ.

Председатель ГКНТ обратил внимание и на то, что при формировании единого научно-технологического пространства большое внимание уделяется стимулированию деятельности ученых. В 2018 году учреждена премия СГ в области науки и техники. В настоящее время ГКНТ совместно с Министерством науки и высшего образования России проводит уже второй конкурс на соискание премии СГ в области науки и техники, вручение которой планируется в 2023 году.-0-

Фото Павла Орловского

вызовов для электронных схем в космических приложениях

Сведения об авторе

Кристофер Леонард

Крис Леонард (Chris Leonard) является членом группы по маркетингу космических продуктов компании Analog Devices, специализирующейся на электронных компонентах для космических приложений. Крис присоединился к Analog Devices в 1982 году и занимался проектированием, разработкой и производством электронных устройств, предназначенных для военных и космических приложений.

Закрыть детали

Чтобы подготовить почву для этого обсуждения, позвольте мне предложить такой сценарий: представьте себя астронавтом, сидящим в модуле экипажа космического корабля НАСА «Орион». Вы выполняете последний контрольный список оборудования для полета на Марс, сидя на вершине ракеты, ожидая финального обратного отсчета до запуска самой большой из когда-либо созданных ракет — системы космического запуска НАСА. Вы сидите в воздухе на высоте 384 фута на массивной 130-тонной конфигурации, самой боеспособной и мощной ракете-носителе в истории. Когда вы услышите эти знаменитые слова «джентльмены, у нас есть зажигание», у вас будет 90,2 миллиона фунтов тяги толкают вас в открытый космос. Космический корабль «Орион» предназначен для доставки людей на Марс и в глубокий космос, где температура может достигать более 2000°C, радиация смертельна, а вы будете путешествовать со скоростью до 20 000 миль в час.

А теперь спросите себя, какого качества электронные компоненты были выбраны для систем управления вашего космического корабля? Высокая надежность и устройства с космическим наследием являются ключевыми факторами при выборе компонентов для приложений космического уровня. НАСА обычно указывает уровень 1, список квалифицированных производителей устройств класса V (QMLV), и они всегда будут спрашивать, доступен ли более высокий уровень качества. Зная обширный процесс отбора, который НАСА использует для определения электронных компонентов для космических полетов, можно быть уверенным, сидя на вершине этой ракеты.

Суровые условия окружающей среды космического корабля и опасности для электроники

Первое препятствие, которое необходимо преодолеть космической электронике, — это вибрация, создаваемая ракетой-носителем. Требования, предъявляемые к ракете и ее полезной нагрузке во время запуска, очень высоки. Ракетные установки создают сильный шум и вибрацию. Есть буквально тысячи вещей, которые могут пойти не так и привести к возникновению огненного шара. Когда спутник отделяется от ракеты в космосе, в конструкции корпуса спутника возникают сильные толчки. Пиротехнический удар — это динамический структурный удар, возникающий при взрыве конструкции. Пирошок — это реакция конструкции на высокочастотные волны напряжения большой амплитуды, которые распространяются по конструкции в результате заряда взрывчатого вещества, например, при выбросе спутника или разделении двух ступеней многоступенчатой ​​ракеты. Воздействие пирошока может повредить печатные платы, закоротить электрические компоненты или вызвать множество других проблем. Понимание среды запуска позволяет лучше понять требования к ударам и вибрации, а также проверки, предъявляемые к электронным компонентам, предназначенным для использования в приложениях космического уровня.

Дегазация — еще одна серьезная проблема. Пластмассы, клеи и адгезивы могут выделять газы и выделяют их. Пары, исходящие от пластиковых устройств, могут оседать на оптических устройствах, что ухудшает их работу. Например, пластиковая приборная панель автомобиля может выделять пар, который образует пленку на лобовом стекле. Это практический пример, который я могу подтвердить из личного опыта. Использование керамических, а не пластиковых компонентов устраняет эту проблему в электронике. Выделение летучих силиконов на низкой околоземной орбите (НОО) вызывает облако загрязняющих веществ вокруг космического корабля. Загрязнение от дегазации, вентиляции, утечек и срабатывания двигателей может ухудшить и изменить внешние поверхности космического корабля.

Высокий уровень загрязнения поверхностей может способствовать возникновению электростатического разряда. Спутники уязвимы для зарядки и разрядки. По этой причине для космических приложений требуются компоненты без плавающего металла. Зарядка спутника — это изменение электростатического потенциала спутника по отношению к окружающей плазме низкой плотности вокруг спутника. Степень зарядки зависит от конструкции спутника и орбиты. Двумя основными механизмами, ответственными за зарядку, являются плазменная бомбардировка и фотоэлектрические эффекты. Известно, что разряды до 20 000 В происходят на спутниках на геостационарных орбитах. Если не принять защитных конструктивных мер, электростатический разряд, накопление энергии из космической среды, может повредить устройства. Конструктивное решение, используемое на геосинхронной околоземной орбите (GEO), заключается в покрытии всех внешних поверхностей спутника проводящим материалом. Атмосфера на НОО состоит примерно из 96% атомарного кислорода. Кислород существует в различных формах. Кислород, которым мы дышим, это О2. O3 встречается в верхних слоях атмосферы Земли, а O (один атом) представляет собой атомарный кислород. Атомарный кислород может реагировать с органическими материалами на внешней стороне космического корабля и постепенно повреждать их. Эрозия материала атомарным кислородом была отмечена во время первых миссий космического корабля НАСА, где присутствие атомарного кислорода вызывало проблемы. Материалы космического челнока выглядели изморозью, потому что на самом деле они подвергались эрозии и текстурированию в присутствии атомарного кислорода. НАСА решило эту проблему, разработав тонкопленочное покрытие, невосприимчивое к реакции с атомарным кислородом. Пластмассы значительно чувствительны к атомарному кислороду и ионизирующему излучению. Покрытия, устойчивые к атомарному кислороду, являются распространенным методом защиты пластмасс. Еще одним препятствием являются очень высокие колебания температуры, с которыми сталкивается космический корабль. Спутник, вращающийся вокруг Земли, можно разделить на две фазы; солнечная фаза и фаза затмения. В освещенной фазе спутник нагревается Солнцем, и по мере того, как спутник движется вокруг обратной или теневой стороны Земли, температура может измениться на целых 300°C. Поскольку он находится ближе к Солнцу, колебания температуры спутника на стационарной орбите GEO будут намного больше, чем колебания температуры спутника на LEO.

Интересно отметить, что в течение лунного дня и ночи температура на поверхности Луны может варьироваться от -200°C до +200°C. Это заставляет задуматься, как человек вообще мог ходить по Луне. И здесь керамические корпуса могут выдерживать многократные колебания температуры, обеспечивать более высокий уровень герметичности и сохранять работоспособность при более высоких уровнях мощности и температурах. Керамические пакеты обеспечивают более высокую надежность в суровых условиях. Так как же рассеивать тепло, выделяемое электроникой? Точность и ожидаемый срок службы электронных устройств могут быть снижены из-за продолжительных высоких температур. Существует три способа передачи тепла: конвективный, диффузионный и радиационный. В космическом вакууме не происходит тепловой конвекции или теплопроводности. Радиационная теплопередача является основным методом передачи тепла в вакууме, поэтому спутники охлаждаются за счет излучения тепла в космос.

Вакуум космоса — благоприятная среда для оловянных усов, поэтому запрещенные материалы вызывают беспокойство. Чистое олово, цинк и кадмирование запрещено на деталях IEEE и связанном с ними оборудовании в космосе. Эти материалы подвержены спонтанному росту усов, которые могут вызвать короткое замыкание. Оловянные усы представляют собой электропроводящие кристаллические структуры олова, которые иногда растут на поверхностях, где олово используется в качестве окончательной отделки. Устройства с выводами из чистого олова могут страдать от явления оловянных усов, которое может вызвать короткое замыкание. Использование припоя на основе свинца устраняет риск возникновения коротких замыканий, когда устройства используются в приложениях с высокими нагрузками. Наконец, космическая радиационная среда может оказывать разрушительное воздействие на электронику космического корабля. Существуют большие различия в уровнях и типах радиации, с которыми может столкнуться космический корабль. Миссии, летающие на низких околоземных орбитах, высокоэллиптических орбитах, геостационарных орбитах и ​​межпланетных миссиях, имеют совершенно разные условия. Кроме того, эти среды меняются. На источники излучения влияет активность Солнца. Солнечный цикл делится на две фазы активности: солнечный минимум и солнечный максимум. Будет ли ваша миссия космического корабля происходить в период солнечного минимума, солнечного максимума или в оба периода? Ключевым моментом здесь является то, что в космосе существуют совершенно разные среды. Требования к ракете-носителю сильно отличаются от требований к геостационарному спутнику или марсоходу. Каждая космическая программа должна оцениваться с точки зрения надежности, радиационной устойчивости, воздействия окружающей среды, даты запуска и ожидаемого жизненного цикла миссии.

Компания Analog Devices уже более 40 лет поддерживает рынки аэрокосмической и оборонной промышленности, предлагая высоконадежные устройства. Основное внимание уделяется радиоэлектронной борьбе, радарам, связи, авионике, беспилотным системам, а также применению ракет и интеллектуальных боеприпасов. Сегодня в центре внимания космический рынок. Analog Devices обладает глубиной и широтой технологий, охватывающих всю сигнальную цепочку от датчиков, усилителей, радиочастотных и микроволновых устройств, АЦП, ЦАП и устройств вывода, которые обеспечивают решения сложных задач аэрокосмической и оборонной промышленности.

Доход спутниковой индустрии в 2015 году составил 208 миллиардов долларов. Спутниковая индустрия состоит из четырех сегментов: производство спутников, оборудование для запуска спутников, наземное оборудование и спутниковые услуги. Спутниковые услуги на сегодняшний день являются крупнейшим сегментом и продолжают оставаться ключевым фактором для всей спутниковой индустрии. Итак, что спутник сделал для вас в последнее время? Я полагаю, что большинство людей были бы удивлены тем, насколько современная жизнь зависит от спутниковых услуг. Если работающие в настоящее время спутники 1381 отключатся, современная жизнь будет значительно нарушена. Глобальные финансы, телекоммуникации, транспорт, погода, национальная оборона, авиация и многие другие сектора в значительной степени зависят от спутниковых услуг. На рынке спутниковых услуг можно выделить три основных сегмента: спутниковая навигация, спутниковая связь и наблюдение Земли. Навигационные спутники используются для глобального распространения навигационных сигналов и данных, чтобы обеспечить услуги определения местоположения, определения местоположения и времени. Примерами доступных услуг являются управление дорожным движением, геодезия и картографирование, управление автопарком и активами, а также технология автономного вождения — ожидается, что беспилотные автомобили и грузовики станут следующим большим прорывом. Примерами телекоммуникационных спутников или SATCOM являются телевидение, телефон, широкополосный доступ в Интернет и спутниковое радио. Эти системы могут предоставлять услуги бесперебойной связи в случае аварий, повреждающих наземные телекоммуникационные сети. Интернет и мобильные развлечения на борту как бизнес-, так и коммерческих самолетов являются растущими сегментами рынка. Спутники наблюдения Земли используются для передачи данных об окружающей среде. Наблюдения за Землей из космоса способствуют устойчивому развитию сельского хозяйства и помогают реагировать на изменение климата, управлять земельными ресурсами и дикой природой, а также управлять энергетическими ресурсами. Спутники наблюдения Земли помогают охранять водные ресурсы и улучшают прогнозы погоды, поэтому существует очень широкий и растущий спектр спутниковых услуг.

Итак, какие типы электронных систем используются на спутниках? Основные элементы космического корабля делятся на две части: платформа или автобус и полезная нагрузка. Платформа состоит из пяти основных подсистем, поддерживающих полезную нагрузку: структурная подсистема, подсистема телеметрии, подсистемы слежения и управления, подсистема электропитания и распределения, подсистема терморегулирования и подсистема управления ориентацией и скоростью. Структурная подсистема представляет собой механическую структуру и обеспечивает жесткость, чтобы выдерживать нагрузку и вибрацию. Он также обеспечивает защиту от излучения для электронных устройств. Подсистемы телеметрии, слежения и управления включают приемники, передатчики, антенны, датчики температуры, тока, напряжения и давления в баке. Он также обеспечивает состояние различных подсистем космического корабля. Электроэнергетическая и распределительная подсистемы преобразуют солнечную энергию в электроэнергию и заряжают батареи космического корабля. Подсистема терморегулирования помогает защитить электронное оборудование от экстремальных температур. И, наконец, подсистема управления ориентацией и скоростью — это система управления орбитой, состоящая из датчиков для измерения ориентации корабля и исполнительных механизмов (реактивные колеса, подруливающие устройства), а также для приложения крутящих моментов и сил, необходимых для ориентации корабля в правильном орбитальном положении. Типичные компоненты системы ориентации и управления включают датчики Солнца и Земли, звездные датчики, импульсные колеса, инерциальные измерительные блоки (IMU) и электронику, необходимую для обработки сигналов и управления положением спутников.

Полезная нагрузка — это оборудование для поддержки основной миссии. Для навигационных спутников GPS это будет включать в себя атомные часы, генераторы навигационных сигналов, а также мощные радиочастотные усилители и антенны. Для телекоммуникационных систем полезная нагрузка будет включать антенны, передатчики и приемники, малошумящие усилители, смесители и гетеродины, демодуляторы и модуляторы, а также усилители мощности. Полезная нагрузка наблюдения Земли будет включать микроволновые и инфракрасные зонды для прогнозирования погоды, радиометры для формирования изображений в видимом инфракрасном диапазоне, инструменты для картирования озона, видимые и инфракрасные камеры и датчики.

Интеграция Analog Devices и Hittite Microwave, произошедшая несколько лет назад, теперь позволяет нам охватывать диапазон от постоянного тока до 110 ГГц. Решения ADI варьируются от навигации, радаров, систем связи ниже 6 ГГц, спутниковой связи, радиоэлектронной борьбы, радиолокационных систем в микроволновом диапазоне, радиолокационных систем и спутниковых изображений в миллиметровом диапазоне волн. Analog Devices предлагает более 1000 компонентов, охватывающих все цепи и приложения радиочастотных и микроволновых сигналов. Сочетание полного спектра ВЧ-функциональных блоков, аттенюаторов, МШУ, усилителей мощности и ВЧ-переключателей Hittite в сочетании с портфолио высокопроизводительных линейных продуктов, высокоскоростных АЦП, ЦАП, активных смесителей и ФАПЧ компании Analog Devices может обеспечить комплексное решение. конечные системные решения.

Естественная космическая радиационная среда Воздействие на электронные устройства

Радиационное воздействие на электронные устройства является первостепенной проблемой для приложений космического уровня. Вне защитного покрова атмосферы Земли Солнечная система наполнена радиацией. Естественная космическая радиационная среда может повредить электронные устройства, и последствия варьируются от ухудшения параметрических характеристик до полного функционального отказа. Эти эффекты могут привести к сокращению продолжительности полета и серьезным отказам спутниковых систем. Радиационная среда вблизи Земли делится на две категории: частицы, захваченные поясами Ван Аллена, и переходное излучение. Частицы, захваченные поясами Ван Аллена, состоят из энергичных протонов, электронов и тяжелых ионов. Переходное излучение состоит из частиц галактических космических лучей и частиц солнечных явлений (выбросов корональной массы и солнечных вспышек). Есть два основных способа воздействия радиации на спутниковую электронику: общая ионизирующая доза (TID) и эффекты единичного события (SEE). TID — это механизм долгосрочного отказа, а SEE — механизм мгновенного отказа. SEE выражается в терминах случайной частоты отказов, тогда как TID — это частота отказов, которую можно описать средним временем до отказа.

Источники ионизирующего излучения в межпланетном пространстве (Изображение: НАСА).

TID — это зависящий от времени заряд, накопленный в устройстве за время выполнения миссии. Частица, проходящая через транзистор, генерирует электронно-дырочные пары в термическом оксиде. Накопленные заряды могут создавать токи утечки, ухудшать коэффициент усиления устройства, влиять на временные характеристики и, в некоторых случаях, приводить к полному функциональному отказу. Суммарная накопленная доза зависит от орбиты и времени. На НОО основным источником излучения являются электроны и протоны (внутренний пояс), а на ГСО основным источником являются электроны (внешний пояс) и солнечные протоны. Стоит отметить, что экранирование устройства можно использовать для эффективного уменьшения накопления излучения ПИВ.

SEE вызывается одиночной высокоэнергетической частицей, проходящей через устройство и вводящей заряд в цепь. Как правило, SEE делятся на мягкие ошибки и серьезные ошибки.

Объединенный технический совет по электронным устройствам (JEDEC) определяет программные ошибки как неразрушающие функциональные ошибки, вызванные ударами энергичных ионов. Мягкие ошибки представляют собой подмножество SEE и включают сбои с одним событием (SEU), сбои с несколькими битами (MBU), функциональные прерывания с одним событием (SEFI), переходные процессы с одним событием (SET) и блокировку одного события (SEL). SEL — это когда формирование паразитного биполярного действия в колодцах CMOS индуцирует путь с низким импедансом между питанием и землей, создавая условия сильного тока. Следовательно, SEL может вызывать скрытые и серьезные ошибки.

Примерами мягких ошибок могут быть перестановки битов или изменения состояния ячеек памяти или регистров. SET представляет собой импульс переходного напряжения, генерируемый зарядом, инжектированным в устройство частицей высокой энергии. Эти переходные импульсы могут вызвать SEFI. SEFI — это программные ошибки, которые приводят к сбросу, блокировке или иным неисправностям компонента обнаруживаемым образом, но не требуют выключения и выключения питания устройства для восстановления работоспособности. SEFI часто ассоциируется со сбоем в управляющем бите или регистре.

JEDEC определяет серьезную ошибку как необратимое изменение в работе, которое обычно связано с необратимым повреждением одного или нескольких элементов устройства или цепи (например, разрыв оксида затвора или разрушительное защелкивание). Ошибка является серьезной, потому что данные потеряны, и компонент или устройство больше не работает должным образом, даже при сбросе питания. Серьезные ошибки SEE потенциально разрушительны. Примерами серьезных ошибок являются блокировка одиночного события (SEL), разрыв затвора одиночного события (SEGR) и выгорание одиночного события.
(СЕБ). Серьезные ошибки SEE могут вывести из строя устройство, снизить напряжение на шине или даже повредить блок питания системы.

Технологические тенденции и радиационное воздействие

Что касается полезной нагрузки спутников, приборы становятся все более сложными. Когда-то спутники связи представляли собой ретрансляторы с изогнутыми трубами, которые передавали сигналы. Сегодня они являются многолучевыми и имеют архитектуру встроенной обработки (OBP). Более сложная электроника приводит к большему риску радиационного воздействия. В небольших группировках спутников большого объема используется больше пластиковых компонентов коммерческого класса. Коммерческие готовые (COTS) устройства, как правило, более чувствительны к радиационным эффектам. Кроме того, с небольшим спутником электроника защищена меньшей конструкционной массой. С более тонкой геометрией ИС и более тонкими оксидами чувствительность к воздействию излучения TID снижается, а устойчивость к TID улучшается. С другой стороны, SEE увеличиваются при уменьшении масштабирования IC. Для производства SET и SEU требуется меньше энергии.

С более высокочастотными устройствами SET могут превратиться в большее количество SEU, увеличивая количество SEFI. Методы подавления, используемые для обработки высокоскоростных переходных сигналов, могут быть более сложными.

Усилия Analog Devices по поддержке приложений космического уровня

Группа космических продуктов использует портфолио устройств Analog Devices для поддержки космической отрасли. У нас есть запатентованные процессы кремния на изоляторе (SOI), которые обеспечивают радиационную устойчивость для приложений космического уровня. В некоторых случаях мы модифицируем кремниевые сердечники, чтобы повысить радиационную устойчивость устройств. У нас также есть возможность переносить конструкции на радиационно-стойкие процессы SOI. Мы интегрируем кристалл в герметичные керамические корпуса и проверяем характеристики устройства в расширенном диапазоне военных температур. Мы нацелены на разработку и выпуск полностью квалифицированных продуктов класса S QMLV с использованием системы оборонного логистического агентства (DLA) MIL-PRF 38535 для монолитных устройств и MIL-PRF 38534 для гибридных и многокристальных модулей класса K. Для радиационной инспекции в настоящее время мы предлагаем испытанные модели с высокой мощностью дозы (HDR) и низкой мощностью дозы (LDR), а для выпуска новых продуктов мы предлагаем данные испытаний воздействия единичного события.

Analog Devices предлагает коммерческие, промышленные, усовершенствованные продукты (EP), автомобильные, военные и космические устройства. Устройства EP предназначены для критически важных и высоконадежных приложений, в первую очередь для аэрокосмической и оборонной промышленности. Другие категории продуктов включают монолитные устройства военного уровня, многокристальные модули, устройства QMLQ и QMLH, пригодные для использования в космосе монолитные устройства и многокристальные модули, разработанные в соответствии с военными спецификациями, такие как устройства QMLV и QMLK. Analog Devices также предлагает кристалл класса K, отвечающий требованиям космического пространства, для заказчиков, разрабатывающих гибридные или многокристальные модульные решения. Квалифицированные штампы класса K предлагаются в соответствии со стандартными паспортами данных аэрокосмической отрасли и чертежами заказчика.

Мы предлагаем устройства EP, устройства в пластиковом корпусе, предназначенные для удовлетворения критически важных требований и требований высокой надежности. С учетом отзывов клиентов мы запускаем новую категорию продуктов для космических приложений, которую мы определили как усовершенствованные продукты плюс (EP+) устройства. Наши клиенты требуют улучшений в размере, весе, мощности, более высокой производительности, более широкой полосе пропускания, увеличенных рабочих частотах, гибкости полезной нагрузки и оптимизированной надежности. Разработчики космических аппаратов вынуждены использовать коммерческие устройства, чтобы обеспечить высокий уровень производительности на все более компактных, менее мощных и недорогих космических аппаратах. Интернет в небе — хороший пример. По оценкам, 60% населения мира не имеют доступа к Интернету. Чтобы выйти на этот рынок, компании планируют развернуть большие группировки небольших недорогих спутников, вращающихся вокруг Земли, которые обеспечат доступ к всемирной сети связи. Analog Devices работает с клиентами над определением EP+ для удовлетворения требований этого развивающегося нового рынка. EP предоставляют готовые решения для высоконадежных приложений без дополнительных затрат на настраиваемый апскрин. ЭП представляют собой устройства в пластиковом корпусе, выпускаемые для военного температурного диапазона от –55°С до +125°С. В дополнение к расширенному диапазону температур, клиенты EP требуют, чтобы устройства не содержали свинца и усов. Им требуются устройства с контролируемой базовой линией производства, отдельный лист данных и процесс уведомления об изменении EP. Эти устройства также имеют связанный чертеж изделия поставщика V62 в системе документации оборонного логистического агентства. Выпущенные в настоящее время EP обозначаются специальным суффиксом EP и имеют отдельный автономный лист данных.

Как уже отмечалось, Analog Devices также разрабатывает новую концепцию устройств для космических приложений EP, а также для систем LEO и приложений на больших высотах. В настоящее время мы поддерживаем EP+ для чертежей системы контроля версий. ADI хотела бы предложить стандартное устройство класса COTS для приложений космического уровня. С подходом EP+ мы представляем себе устройство где-то между стандартными устройствами EP и военными устройствами класса 883, предоставляя готовые решения для приложений космического уровня без дополнительных затрат на настраиваемое увеличение экрана. Используя подход EP+, мы можем создавать устройства COTS и обеспечивать прослеживаемость партий пластин и данные радиационного контроля для конкретных партий.

Ключевым вопросом является определение надлежащего баланса между надежностью и стоимостью, как показано на кривой на рис. 1. Чем больше требуется скрининга, тем выше стоимость единицы продукции. При определении этой новой категории продуктов текущая задача для спутниковой индустрии и для Analog Devices состоит в том, чтобы определить оптимальный уровень экранирования по сравнению с ценовой точкой для коммерческих устройств, используемых в приложениях космического уровня.

Рис. 1. Тестирование и проверки надежности увеличивают стоимость электронных компонентов.

Подводя итог — цель Analog Devices — поставлять законченный продукт для приложений космического уровня, а не просто компонент.

• Мы предлагаем самый полный в отрасли портфель самых надежных устройств
• Мы предоставляем единый код даты лота закупки
• Усовершенствованная упаковка и характеристики для решения суровых экологических проблем
• Покрытия для горячей пайки золотом и оловянно-свинцовым припоем для устранения усов олова
• Мы не предоставляем сертификацию запрещенных материалов
• Комплексные сертификаты соответствия с отслеживаемостью материалов
• Всеобъемлющие отчеты об испытаниях летного модуля QMLV
• Электрические характеристики проверены на производстве в расширенном диапазоне температур от –55°C до +125°C
• Мы предлагаем полностью сертифицированные устройства QMLV со 100% проверкой и контролем качества
• Мы поставляем сертифицированные радиационно-стойкие устройства … HDR, LDR, SEE
• Длительный жизненный цикл продукции — краеугольный камень бизнес-стратегии ADI
• У нас есть специальная группа аэрокосмической и оборонной промышленности для поддержки продуктов и поддержки приложений

В настоящее время Analog Devices предлагает более 90 стандартных универсальных устройств, предназначенных для использования в космосе, с более чем 350 моделями различных классов и корпусов. Некоторые из новых продуктов, предназначенных для использования в космосе, — это устройства ADA4084-2S, ADA4610-2S и ADuM7442S.

5962R1324501VXA (ADA4084AF/QMLR) — это новый прецизионный прецизионный усилитель с низким уровнем шума и низким энергопотреблением, предлагаемый в качестве устройства QMLV, пригодного для использования в космосе, по чертежу SMD. Устройство имеет полосу пропускания с единичным усилением 10 МГц и входы и выходы rail-to-rail. Эти усилители отлично подходят для приложений с однополярным питанием, требующих прецизионных характеристик как переменного, так и постоянного тока.

5962R1420701VXA (ADA4610-2BF/QMLR) — это двухканальные прецизионные устройства JFET с очень низким уровнем шума и низким входным током смещения, пригодные для использования в космосе. Усилители особенно подходят для усиления датчиков с высоким импедансом и точных измерений тока.

ADuM7442R703F — четырехканальный четырехканальный цифровой изолятор с пропускной способностью 25 Мбит/с с тремя прямыми и одним обратным каналом. Устройства обеспечивают двустороннюю связь. Устройства, предназначенные для использования в космосе, имеют гальваническую развязку, что означает, что входные и выходные цепи не имеют прямого электрического соединения. Они предлагают преимущества в размере, весе, мощности и надежности по сравнению с конкурирующими решениями.

Электроника для космоса (Электронная книга) | Электор

• 10% скидка для членов

• Одобренные продукты

• 2000+ продуктов

Становиться участником

Архив

Проекты

€ — EUR

Будьте первым, кто оставит отзыв об этом товаре

Перейти в конец галереи изображений

Перейти к началу галереи изображений

Электроника для космоса (электронная книга)

Будьте первым, кто оставит отзыв об этом продукте

Обзор

Космос, последний рубеж, будет становиться все более и более популярным. Космическая отрасль постоянно растет, и потребуются новые продукты и услуги. Для развития этой отрасли необходимы инновации. Сегодня уже невозможно следить за всеми событиями в космосе. Космический рынок растет, и деятельность увеличивается, особенно рынок малых спутников.

Эта книга призвана помочь заполнить пробел и побудить инженеров-электронщиков заняться увлекательной областью космической электроники.

Подробнее

Обзор

Космос, последний рубеж, будет становиться все более и более популярным. Космическая отрасль постоянно растет, и потребуются новые продукты и услуги. Для развития этой отрасли необходимы инновации. Сегодня уже невозможно следить за всеми событиями в космосе. Космический рынок растет, и деятельность увеличивается, особенно рынок малых спутников.

Эта книга призвана помочь заполнить пробел и побудить инженеров-электронщиков заняться увлекательной областью космической электроники.

Подробнее

Обычная цена
€19,95

Участников

€17,96

• Подробности

• Технические характеристики

• Отзывы

Подробнее

Космос, последний рубеж, будет становиться все более и более популярным. Космическая отрасль постоянно растет, и потребуются новые продукты и услуги. Для развития этой отрасли необходимы инновации. Сегодня уже невозможно следить за всеми событиями в космосе. Космический рынок растет, и деятельность увеличивается, особенно рынок малых спутников.

Эта книга призвана помочь заполнить пробел и побудить инженеров-электронщиков заняться увлекательной областью космической электроники. Одна из основных сложностей — найти людей со знаниями в области проектирования космической электроники. В настоящее время компаниям приходится тратить много времени и ресурсов на обучение инженеров-электронщиков, не имеющих опыта работы в космосе. В университетах на лекциях по космической технике обычно проводится только краткое и базовое введение в эту тему. Профессионалов с практическим опытом и необходимыми теоретическими знаниями мало. Компании космической отрасли ищут сотрудников со знанием космической электроники.

Эта книга сделает космос ближе к любителям космической электроники.