česky english Vítejte, dnes je sobota 05. prosinec 2020

Na poli vesmírných technologií se nešetří. Ani na polích FPGA

DPS 1/2020 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek

Když zlobí elektronika, je tu většinou „prostor“ pro servisní zásah a manuální dovednosti techniků. Pokud se ovšem zařízení nenachází v prostoru kosmickém. Tady se již každá chyba přísně trestá a následky mohou být fatální. Svůj um proto musí ještě tady na Zemi prokázat i samotní vývojáři.

Na poli vesmírných technologií se nešetří. Ani na polích FPGA

Není pole jako pole

Na téma „nadpozemské“ elektroniky, která by měla dobře snášet radiační zátěž, jsme psali před dvěma lety. Tehdy se ještě pod hlavičkou Intersilu, nyní jako Renesas, jednalo o transceivery CAN, precizní operační zesilovače nebo měniče napětí vhodné pro pobyt na nízké oběžné dráze Země LEO [1]. To s aktuální novinkou od Microchipu, nebo chcete-li Microsemi, zamíříme ještě výš.

Na poli vesmírných technologií se nešetří. Ani na polích FPGA 1

Počet systémů směřujících nad naše hlavy neustále roste a s jen tak nějakým výpočetním výkonem se prostě nespokojí. Surová data jsou sice fajn, nicméně jednou zpracované údaje, nebo ještě lépe vyhodnocené výsledky, znamenají mnohem víc. Zvláště když přitom optimálně využijete nejen omezenou šířku pásma přenosového kanálu, ale třeba též i vlastní neuronové sítě. Vždyť předměty nestačí jen odhalit, ale bude nutné je také rozpoznávat. Zobrazování není pouze pasivní, ale hned vedle vysokého rozlišení by mohlo vykazovat rovněž vhodné známky aktivity. A stejně tak zde máme nejrůznější dálkově řešená vědecká měření a pozorování s požadavkem na vysokou přesnost. Ať již s využitím satelitů obíhajících okolo mateřské planety, nebo plavidel poklidně směřujících do hlubin vesmíru. Na Zemi se nám hradlová pole skvěle osvědčují a nejinak tomu bude i mimo ni. Z aktuálních novinek proto sáhneme po FPGA PolarFire, které však před svým názvem ještě odkážou na stěžejní předpoklad „Radiation-Tolerant“ ukrytý ve zkratce RT. Z pohledu ceny a rychlosti vývoje by tak mohly zvítězit i nad speciálními obvody ASIC [2].

Na poli vesmírných technologií se nešetří. Ani na polích FPGA 2

Místo plastu keramika

Společnost Microchip Technology přináší řešení, které si musí vystačit s omezeným přísunem energie. Ale nejen to. Pole RT PolarFire (RTPF500T) budou mít pod kontrolou i vlastní vývin tepla a navíc ještě vyhoví potřebám vysokorychlostních datových cest [3]. Návrh staví na úspěšném tažení firemních FPGA RTG4 a v kontextu expozičních dávek TID (Total Ionizing Dose) převyšujících 100 krad se nyní chlubí počtem 481 000 logických prvků, 33 Mbity vlastní paměti typu SRAM, bezmála 1500 bloky DSP a třeba i 24 linkami transceiverů zvládajících rychlosti 10 Gb/s. Návrh dle obr. 2 staví na 28nm technologii, jeho jádro si vystačí s napětím 1,0 V, resp. 1,05 V, a díky nízkopříkonovým konfiguračním spínačům SONOS lze oproti srovnatelným SRAM FPGA vykázat až poloviční úsporu energie. Systém v hermeticky uzavřeném keramickém pouzdru s integrovanými kondenzátory vyhoví z hlediska Mil Std 883 třída B nebo QML třídy Q či V a plně k dispozici by měl být v roce 2021. Do té doby lze pracovat s komerční variantou PolarFire MPF500T.

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik