业界最低功耗的FPGA可实现高吞吐量的在轨处理系统，抵御太空辐射

 

航天器电子产品的研发人员通常使用耐辐射（RT）现场可编程门阵列（FPGA）开发机载系统，以满足未来太空任务严苛的性能要求，承受剧烈的发射过程，并在恶劣的太空环境中连续可靠地运行。Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公司）今日推出经优化的耐辐射RT PolarFire FPGA，为新兴的高性能太空应用市场带来具备上述功能的新产品。新款RT PolarFire FPGA可满足航天器有效载荷系统对高速数据路径的最苛刻要求，并尽可能降低功耗和发热。

 

Microchip FPGA事业部副总裁Bruce Weyer表示：“我们正在为一系列不断发展的在轨空间应用提供支持，它们要求具备高操作性能和密度、低功耗和低发热量，同时需要降低系统级成本。我们的RT PolarFire FPGA产品实现了计算吞吐量的重大飞跃，符合这些应用的需求， 同时可以进行合格制造商认证（QML）。应用场景包括用于目标检测和识别的处理密集型神经网络、高分辨率被动和主动成像以及高精度的远程科学测量工具。”

 

现在越来越多的空间应用需要更高的计算性能，以便传输经过处理的信息而不是原始数据，充分利用有限的下行带宽。 与专用集成电路（ASIC）相比，RT PolarFire FPGA能以较低的成本和更短的设计周期实现这一目标。与使用基于静态随机存取存储器（SRAM）的FPGA相比，新产品不仅大大降低了功耗，同时还消除了因辐射导致配置异常的缺点。 RT PolarFire FPGA率先推出的商用版为客户进行新设计提供全面支持，包括必要的辐射数据、规格、封装细节和工具。

 

RT  PolarFire FPGA建立在Microchip 之前成功推出的RTG4 FPGA基础之上。RTG4 FPGA已广泛应用于空间应用中，这些应用通过RTG4提供的抗单事件干扰（SEU）设计和对单事件锁定（SEL）和配置干扰的固有保护机制增强防辐射能力。 对于需要高达五倍计算吞吐量的空间应用，RT PolarFire FPGA可实现50％以上的性能提升，同时将逻辑元件数量和串行器-解串器（SERDES）带宽增加至原来的三倍。 它还提供六倍的嵌入式SRAM数量，因而可以构建更复杂的系统，并能够承受超过100千拉德（kRad）电离总剂量（TID）的照射（大多数地球轨道卫星和许多深空探测任务的典型场景）。

 

RT PolarFire FPGA可以将功耗降低到基于SRAM的FPGA的一半左右，同时保持同等密度和性能。 SONOS非易失性（NV）技术实现了能耗效率更高的配置开关体系，通过简化的、较低成本和更轻量的电源系统设计来削减开发和材料成本，同时最大限度地减少散热，以缓解热管理问题。由于RT PolarFire FPGA消除了抗单事件干扰的成本、复杂性和停机恢复时间，与基于SRAM的FPGA相比，它的设计也更为简化。

 

RT PolarFire FPGA需要通过QML认证的标准流程，包括针对高度关键应用的V级资格认证。 Microchip在RTG4 FPGA和其他产品的QML认证方面具有丰富的经验，认证需要完成广泛的连续性测试，包括筛选每个晶圆和封装组。

 

产品供货

RT PolarFire RTPF500T FPGA将封装在带有集成去耦电容器的密封陶瓷列栅格阵列中，产品将于2021年获得在太空部署的资格并上市。客户现可使用PolarFire MPF500T FPGA商用版开始其设计， 该版本带有Microchip Libero®软件工具包，包括可选的三重模式冗余（TMR）集成支持，可在需要时（例如在控制电路中）启动抗单事件干扰功能。 PolarFire FPGA商用版随附开发板，后续还将涵盖工程模型形式的RT Polarfire器件。可用的辐射数据包括TID、SEL、配置异常、无保护D触发器（DFF）和存储器异常。