10月14日发射的实践九号B卫星上芯片的改变让北京操控工程研讨所星载核算机及电子产品总工程师华更新喜不自禁，在该卫星上，操控办理单元的中心处理器及其外围电路被一个名为“SoC2008”的片上体系芯片代替了，这比方卫星自动驾驶仪由一台整机设备变成了设备里一个指甲片巨细的芯片。更重要的是，这个芯片是由北京操控工程研讨所年青的规划团队自主研发的。
“这意味着之前功用相对单一的芯片晋级为大脑体系，航天类型不再处于一种继续跟仿国外各种芯片的局势，而是可以经过体系与元器件之间的协同规划，选用我国自主研发和国内外开源的IP(知识产权)核，然后处理长时间困扰航天配备信息安全的中心元器件国产化和自主确保问题。”华更新说。
小如指甲片 功用高8倍
“这是咱们自主研发的一种适用于下一代卫星运用的SoC芯片，把本来整数处理单元、浮点数处理单元、存储器办理器等多种电路功用集成到SoC2008芯片内部。”华更新告知记者，芯片比方是核算机的一个个大脑，水平直接影响着核算机的运转质量。当时，空间电子产品正朝着高密度、高杂乱、高功用、低能耗和微小型方向展开，而空间杂乱的运转环境更是对其提出了高牢靠性的要求，传统的集成电路已无法满意这些需求。因而，研发高功用、高牢靠、小型化的高水平抗辐射中心片上体系芯片的需求愈加火急。
SoC(System on Chip)，即片上体系，是一种体系级的嵌入式规划技能，从广义视点来说，是“体系功用在单一芯片上集成”。
华更新做过核算，选用这些技能后，星载电子体系的内部集成度进步了，分量只需选用传统规划产品的40%，能大幅削减卫星平台的体积、分量和功耗，使我国国产卫星平台的有效载荷承载才能大大进步。
他以探月工程使命为例介绍，1公斤物品要从地球带到月球外表，需求耗费约6.5公斤燃料，要带回地球另需2.5公斤燃料。这意味着卫星平台只需削减1公斤分量，运载火箭的担负就少了近10公斤。
尽管个头小了，但星载电子体系的功用却进步了7—8倍，功耗却只需本来的80%左右。
“SoC是对传统软硬件别离的类型研发形式应战，将彻底改变计划、初样、试样、定型的传统研发流程，大大缩短类型研发周期。”北京操控工程研讨所超大规模集成电路副主任规划师、SoC2008主管规划师刘鸿瑾如是说。
容错规划技能，一个指令三个“判官”
“在民用范畴，SoC技能概念早已有之。”北京操控工程研讨所硬件规划工程组长刘群举例说，比方现在的智能手机，小小的芯片就会集了多项功用。但对航天来说，要在集成化的小芯片上会集多项功用，遇到的困难更多。
刘鸿瑾告知记者，航天电子产品在空间运转过程中要接受恶劣的空间辐射环境，航天用处理器的一个最基本的要求便是具有抗辐射才能。但SoC体系集成的许多IP核都不是抗辐射加固的，因而需求首先将SoC体系规划做好，然后在此基础上进行进一步的抗辐射加固，这关于规划团队是一个巨大的应战。
为进步SoC牢靠性，SoC研发团队从工艺、电路规划、微结构规划以及软件规划等视点动身，别离采纳办法，特别是创造性地选用彻底三模冗余规划等抗辐射加固规划和容错规划技能。
“所谓三模冗余规划，便是当体系接到一个指令后，会有三个‘人’对指令进行判别，即便一个判别过错，只需别的两‘人’表决经过，指令依然可以正确履行。”刘鸿瑾表明，这首要考虑到航天产品一旦上天就不能修正的特色，经过这种容错方法确保体系牢靠运转。
因为具有处理器核和其他杂乱输入输出接口电路，代码规划完成后怎么对芯片进行仿真验证成为一大难题。在芯片研发过程中，团队在长达16个多月里，对芯片进行了充沛的验证。经过随机生成指令序列的方法，现在现现已过12万条随机组合单指令、75万组多指令组合的功用验证，完成了指令覆盖率100%。
探月工程一显身手
刘鸿瑾告知记者，早在20世纪90年代，美国航空航天办理局就依据未来航天使命需求，安排多家公司展开了多项有关SoC技能的研讨，2011年年末发射的火星探测器中，电子设备的功耗操控单元选用SoC完成了整个体系。
因为体系兼容的需求，实践九号B星操控核算机并没有给SoC2008太大的发挥其运算才能的空间。刘鸿瑾说，SoC2008芯片第一次露脸太空仅仅第一步。现在该芯片现已开端应用于多个类型的各类电子产品中，其强壮的才能将得到充沛发挥。
华更新以为，跟着航天技能展开，对以星载核算机为代表的空间电子体系的功用、功用、体积、功耗、分量、牢靠性及空间环境适用性的要求越来越高，SoC技能给航天器归纳电子体系展开带来了革命性的改变，为我国航天器的技能展开和产品更新换代，打下坚实基础。此外它还将在航空、帆海、高铁、核电、轿车和工业操控等范畴发挥越来越重要的效果.
