FPGA tolérant aux radiations pour systèmes spatiaux | Microchip
Microchip annonce le lancement du FPGA PolarFire RT qui est optimisé pour respecter les exigences les plus strictes des trajets de données avec charge utile à haut débit des systèmes spatiaux, avec la consommation et la génération de chaleur les plus faibles possibles.
Les développeurs de circuits électroniques pour engins spatiaux utilisent des FPGA (Field Programmable Gate Arrays) tolérants aux radiations dits RT, pour créer des systèmes embarqués qui respectent les exigences de performances strictes nécessaires aux futures missions spatiales, pour survivre au violent procédé de lancement des engins spatiaux et continuer à fonctionner de manière fiable dans l’environnement difficile de l’espace. Microchip a étendu son offre de FPGA RT pour apporter ces capacités aux nouvelles applications spatiales.
De plus en plus d’applications spatiales nécessitent des performances de calcul plus puissantes, afin de pouvoir transmettre les informations déjà traitées plutôt que les données brutes et pouvoir ainsi utiliser de façon optimale une bande passante descendante limitée. C’est ce que permettent de réaliser les FPGA PolarFire RT, à un coût significativement moindre et avec des cycles de conception plus rapides par rapport aux circuits ASIC (Applications-Specific Integrated Circuits). Ils réduisent également de façon significative la consommation par rapport à l’alternative consistant à utiliser des FPGA basés sur une mémoire SRAM tout en éliminant leur vulnérabilité aux perturbations de configuration radio-induites.
Le FPGA PolarFire RT est compatible avec toutes les données de radiation nécessaires, les spécifications, les données de boîtiers et les outils dont les clients ont besoin pour démarrer le développement de nouveaux systèmes dès à présent, dans un premier temps avec la version commerciale du composant.
Le FPGA PolarFire RT tire parti du succès du FPGA RTG4 de Microchip, qui a été largement déployé sur les applications spatiales nécessitant sa conception avec durcissement aux radiations en cas de perturbation par une particule isolée (SEU, Single Event Upsets) ainsi que l’immunité adéquate en cas de latchup par particule isolée (SEL, Single Event Latch-ups) et de perturbations des configurations. Pour les applications spatiales qui requièrent jusqu’à cinq fois le débit de calcul, le FPGA PolarFire RT fournit des performances 50 % supérieures et trois fois plus d’éléments logiques et de bande passante SerDes (Sérialiseur-Désérialiseur). Il fournit également six fois plus de mémoire SRAM embarquée permettant une plus grande complexité système par rapport à ce qui était possible auparavant en utilisant des FPGA, et supporte une exposition à une dose absorbée TID (Total Ionising Dose) supérieure à 100 kilorads (kRads), soit la valeur typique de la plupart des satellites en orbite terrestre ainsi que de nombreuses missions en espace lointain.
Les FPGA PolarFire RT diminuent la consommation énergétique environ de moitié par rapport à l’alternative consistant à utiliser des FPGA basés sur une SRAM, tout en conservant une densité et des performances équivalentes. La technologie SONOS non volatile (NV) permet aux commutateurs de configuration d’être mis en œuvre selon une architecture plus efficace d’un point de vue énergétique, qui diminue les coûts matériels et de développement grâce à une conception du système d’alimentation simplifiée, moins onéreuse et plus légère, tout en minimisant la dissipation de chaleur et en réduisant les problèmes de gestion thermique. Les systèmes sont également simplifiés par rapport aux FPGA utilisant une SRAM car le FPGA PolarFire RT élimine les coûts, la complexité et les temps d’arrêt système pour récupération en cas d’atténuation des SEU de configuration.
Le FPGA PolarFire RT est en passe de subir la procédure standard permettant de respecter les normes QML, y compris la qualification de classe V pour les applications hautement critiques. Microchip possède une longue expérience des procédures de qualification QML, déjà vécues pour les FPGA RTG4 ainsi que pour d’autres produits, qui requièrent des tests complets et constants, y compris l’analyse de chaque lot de wafers et de chaque assemblage de boîtier.
Encapsulés dans un boîtier totalement hermétique CCGA (Ceramic Column Grid Array) avec condensateurs de découplage intégrés, les FPGA RTPF500T PolarFire RT de Microchip seront disponibles et qualifiés pour le déploiement en vol spatial dès 2021. Les clients peuvent commencer à développer leurs systèmes en utilisant la version commerciale du FPGA PolarFire MPF500T, grâce à la suite d’outils logiciels Libero de Microchip, qui comprend un support de synthèse à triple redondance modulaire permettant de mettre en œuvre l’atténuation SEU si nécessaire, par exemple sur les circuits de contrôle. Les cartes de développement sont disponibles pour la version commerciale du FPGA PolarFire et comprendront bientôt le composant PolarFire RT sous forme de modèle technologique. Les données de radiation disponibles incluent le dosage TID, le SEL, les perturbations de configuration et les perturbations sur bascules-D non protégées (DFF) et la mémoire.
Fabricant : Microchip
Référence : RT PolarFire
