中國宇航級CPU緊追美國高端晶片

源正流清 發佈 2020-02-02T05:08:57+00:00

宇航級CPU看重的是穩定性可靠性宇航級CPU構成了人造衛星的大腦,為了能在星際空間這樣的惡劣條件下工作,不僅要應對極端苛刻的高溫和低溫,還要能應對無處不在的宇宙輻射。

宇航級CPU看重的是穩定性可靠性

宇航級CPU構成了人造衛星的大腦,為了能在星際空間這樣的惡劣條件下工作,不僅要應對極端苛刻的高溫和低溫,還要能應對無處不在的宇宙輻射。

在太空環境中,物體的溫度取決於太陽的光照,由於不存在空氣散熱,受光面和被光面溫差非常大,在軌道高度為300至400km的軌道的溫度為例,受光面溫度約為150℃,背光面溫度約為-127℃,溫差約為300℃。正是因此,美國的太空梭艙外航天服的耐溫閾值為:高溫149攝氏度,低溫-184.4攝氏度。在太空環境中,宇宙輻射是不可避免的,而宇宙輻射恰恰會對CPU造成損壞。正是因此,商業級、工業級、軍品級、宇航級CPU有著不同標準。由於各種測試非常多,數據指標也非常細,這裡僅就工作溫度做羅列:


商業級CPU的工作溫度為0℃~70℃。

工業級CPU的工作溫度為-40℃~85℃。

軍品級CPU的工作溫度為-55℃~125℃。

宇航級CPU不僅在工作溫度上有著不亞於軍品級CPU的水準,而且還有抗輻射等方面的要求。其實,中美的宇航級CPU性能都是夠用就好,關鍵在於CPU要穩定可靠,天宮一號上的CPU主頻也就10Mhz,美國好奇號火星車上的CPU主頻也只有200Mhz。按照如今手機CPU的主頻來說,這些國之重器上的CPU簡直弱爆了。但只要可靠穩定,CPU性能夠用,那就是合格產品,如果把手機CPU搬上太空,雖然這些CPU性能上更強,但無法適應太空環境。


國產宇航級CPU追平美國高端產品

在很長一段時間,中國的星載計算機處理器大多依賴進口,國產的人造衛星也大多使用進口CPU。而美國為首的西方國家嚴格限制高性能的宇航級和軍品級CPU的出口,使我國星載計算機的研製受到很大的限制。

國內抗輻照CPU技術路線分為兩條,一條是自主研發路線,一條是引進開原始碼或逆向路線。

就性能來說,逆向或開原始碼修改設計的宇航級CPU,其性能已經被原始設計框死了,老外的原始設計是什麼性能,我們逆向過來就是什麼性能。隨著時間的推移,大多存在性能偏低的問題。

而走自主路線則有一個好處,那就是具備自主的技術疊代能力,2015年發射的北斗雙星實現了100%採用國產CPU,在北斗雙星上搭載了龍芯1E和龍芯1F,性能指標為200MIPS。

更可貴的是,早在2016年,龍芯1E和龍芯1F的售價僅為幾萬元一片,而當時西方願意出售給中國的宇航級晶片中,像性能為100MIPS的美國ATMELAT697要20萬到30萬一片(嫦娥四號用的就是ATMELAT697),性能更好價格高達上百萬元一片。


根據規劃,龍芯第三代宇航級CPU 1E1000即將在2020年獲得樣片,龍芯1E1000採用28nm SOI工藝,集成了兩個GS232E CPU核,最高主頻為1G。如果PPT指標能夠實現,單核性能相對於龍芯1E300提升5倍,將在性能上獲得又一次大飛躍。

在2019年莫斯科航展(MAKS2019)上,前俄羅斯副總理、俄航天國家集團公司總經理德米特里·羅戈津表示,俄羅斯希望從中國購買微電子設備,而俄方已經準備好向中國出售火箭發動機。德米特里·羅戈津之所以如此表態,主要是因為自烏克蘭危機之後,歐洲對俄羅斯進行制裁,而航天系單位的SPARC CPU與歐洲的LEON是兄弟,這使俄羅斯開始向中國尋求幫助。

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