在商業(yè)航天及特種工業(yè)控制領(lǐng)域，微控制器單元（MCU）的抗輻射性能與系統(tǒng)可靠性直接關(guān)系到設(shè)備在極端環(huán)境下的運(yùn)行效能。國科安芯AS32S601系列MCU基于自主RISC-V架構(gòu)，其180MHz(AS32S601)的工作頻率與抗輻射加固設(shè)計(jì)，為航天器電源管理、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制及車載電子控制單元等應(yīng)用場景提供了可靠的技術(shù)解決方案。

一、核心技術(shù)體系

1.1 自主RISC-V架構(gòu)技術(shù)體系

該系列MCU采用開源RISC-V指令集架構(gòu)，構(gòu)建從核心處理器到編譯工具鏈的完整自主技術(shù)生態(tài)。雙核鎖步架構(gòu)通過實(shí)時(shí)校驗(yàn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)指令級冗余容錯(cuò)，滿足ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)ASIL-B功能安全等級要求。基于55nm工藝制程實(shí)現(xiàn)的180MHz主頻，其單周期指令執(zhí)行效率達(dá)到1.9DMIPS/MHz，與同類國際產(chǎn)品性能參數(shù)基本持平。

1.2 抗輻射加固設(shè)計(jì)

針對空間輻射環(huán)境特性，采用創(chuàng)新性單粒子效應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì)，其單粒子鎖定閾值(SEL)≥75MeV·cm2/mg，單粒子翻轉(zhuǎn)截面(SEU)≥75Mev·cm2/mg。通過三維電荷收集模型優(yōu)化與敏感節(jié)點(diǎn)加固技術(shù)，實(shí)現(xiàn)總電離劑量(TID)耐受能力≥100krad(Si)，可在高能粒子輻照環(huán)境下保持穩(wěn)定運(yùn)行。

二、可靠性保障機(jī)制

2.1 多層次防護(hù)架構(gòu)

系統(tǒng)集成四維防護(hù)體系：單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)加固單元防止數(shù)據(jù)異常，單粒子鎖定(SEL)抑制電路阻斷寄生電流，瞬態(tài)脈沖濾波模塊消除信號干擾，以及HBM模式ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)±4kV靜電防護(hù)。各防護(hù)單元采用獨(dú)立供電域設(shè)計(jì)，有效規(guī)避級聯(lián)失效風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 寬溫域適應(yīng)性

基于深阱隔離工藝與溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)，器件在-55℃至125℃工作溫域內(nèi)保持±1.5%時(shí)鐘精度。存儲器單元配置ECC糾錯(cuò)機(jī)制，SRAM單元刷新周期可自適應(yīng)溫度變化動態(tài)調(diào)整，確保極端溫度條件下的數(shù)據(jù)完整性。

三、AS32S601技術(shù)參數(shù)

該MCU采用RV32IMAFDC指令集架構(gòu)，集成雙核鎖步RISC-V處理器，配備2MB帶ECC校驗(yàn)的Flash存儲單元與512KB SRAM。外圍接口支持CAN FD(5Mbps)、MIL-STD-1553B(4Mbps)及10/100M以太網(wǎng)通信協(xié)議，集成12位ADC(1MSPS)與8位DAC模塊。電源管理系統(tǒng)支持2.7V-5.5V寬電壓輸入，靜態(tài)功耗控制在150μA@32kHz運(yùn)行模式。

四、應(yīng)用驗(yàn)證

目前該系列產(chǎn)品已經(jīng)在多家商業(yè)航天設(shè)計(jì)公司和方案商進(jìn)行驗(yàn)證測試，部分廠家已通過測試，后續(xù)進(jìn)行項(xiàng)目批量應(yīng)用。

【相關(guān)】

AS32S601是國科安芯研制的一款基于RISC-V架構(gòu)MCU芯片，具有完全自主可控、高安全、接口豐富等特點(diǎn)。支持雙核鎖步架構(gòu)，支持RV32IMAFDC或者RV32G指令集，主頻高達(dá)180MHz，支持CANFD、以太網(wǎng)、PWM、ADC、ACMP、DAC等接口。通過AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證，滿足ASIL-B功能安全等級，芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測試、認(rèn)證等全流程國產(chǎn)化并提供國產(chǎn)化證明。采用先進(jìn)抗輻照加固設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于商業(yè)航天、軍工等高安全需求場景。

審核編輯 黃宇