中國基金報
邱德坤
2024-12-22 09:10
今年8月，被稱為中國版“星鏈”的“千帆星座”首批衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射儀式舉行，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈邁過“從0到1”的技術(shù)驗(yàn)證階段，正轉(zhuǎn)入商業(yè)驗(yàn)證的發(fā)展快車道。
然而，如何實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的低成本批量化生產(chǎn)，是我國商業(yè)航天當(dāng)前面臨的一大難題和主要瓶頸。在衛(wèi)星當(dāng)中，星載芯片是一個無處不在的重要零部件。據(jù)了解，芯片可以分為消費(fèi)級、工業(yè)級、軍工級和宇航級，其中，宇航級的穩(wěn)定性可靠性極強(qiáng)，造價不菲，北斗衛(wèi)星上的航天芯片價格甚至達(dá)到900萬元。顯然，對于追求“性價比”的商業(yè)航天而言，怎樣在保證性能的基礎(chǔ)上將星載芯片的成本打下來，直接關(guān)系著成本能否有效降下來。
成立于2004年的國科環(huán)宇，一直專注于航天關(guān)鍵電子系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用，是我國載人航天、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等重大項(xiàng)目的供應(yīng)商。面對商業(yè)航天的機(jī)遇，國科環(huán)宇在國內(nèi)率先推出了一系列價格在百元級別的商業(yè)航天專用芯片。這是如何做到的？作為上游公司，怎樣更好地助力產(chǎn)業(yè)鏈整體降本增效？圍繞這些問題，國科環(huán)宇董事長張善從近日接受了證券時報記者的專訪。
證券時報記者：作為為衛(wèi)星提供星載芯片的供應(yīng)商，可否介紹一下星載芯片在衛(wèi)星中的重要性和主要作用？
張善從：星載芯片是衛(wèi)星的基礎(chǔ)零部件，在各分系統(tǒng)中，幾乎無處不在，是衛(wèi)星安全性和可靠性的核心節(jié)點(diǎn)。星載芯片需要在太空輻射和真空環(huán)境中工作，與地面電子器件相比，面臨更嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)，包括宇宙射線、高能粒子和極端溫差的影響。
證券時報記者：傳統(tǒng)宇航級的星載芯片和商業(yè)衛(wèi)星的星載芯片，有什么不同？
張善從：傳統(tǒng)的宇航專用抗輻照芯片由于可靠性要求高、批量小，導(dǎo)致價格十分昂貴，難以滿足商業(yè)航天的經(jīng)濟(jì)性要求。
國科環(huán)宇將航天芯片抗輻照工藝和方法與高安全等級車規(guī)芯片要求相結(jié)合，通過跨行業(yè)融合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低成本的星載芯片，在國內(nèi)率先推出了一系列價格在百元級別的商業(yè)航天專用芯片。在芯片領(lǐng)域，我們的定位是對標(biāo)美國的TI公司，面向包括商業(yè)航天在內(nèi)的安全關(guān)鍵領(lǐng)域，為用戶提供大規(guī)模量產(chǎn)的低成本芯片產(chǎn)品。目前，我們已經(jīng)推出了具有豐富IO資源的抗輻照RISC-V MCU芯片，還有可以原位替換的商業(yè)航天專用4644電源芯片、1042接口芯片，可以滿足大部分衛(wèi)星電子設(shè)備應(yīng)用需求。
證券時報記者：公司研制的星載芯片，主要攻克了什么核心技術(shù)，克服了哪些挑戰(zhàn)？
張善從：我們在國內(nèi)率先提出了通用抗單粒子效應(yīng)的版圖加固方法，既能夠解決星載芯片的太空粒子輻射問題，同時能夠有效地降低芯片加固帶來的面積功耗成本，且適合于多種通用工藝線進(jìn)行量產(chǎn)，達(dá)到控制成本的目的。
在通用抗單粒子加固技術(shù)的研發(fā)過程中，我們面臨了多項(xiàng)挑戰(zhàn)。國內(nèi)現(xiàn)有的宇航級芯片大多采用傳統(tǒng)加固方法，這些方法在增加面積冗余的同時，也帶來了成本和功耗的增加，對芯片性能產(chǎn)生了影響。此外，依賴于特定工藝產(chǎn)線的方法往往難以滿足產(chǎn)量需求，且成品良率控制存在挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，我們與多家科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的技術(shù)交流和探討。在前期，我們基于多種商用工藝進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)。盡管過程中遇到了不少失敗，但這些經(jīng)驗(yàn)為我們最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破提供了寶貴的數(shù)據(jù)和見解。我們通過優(yōu)化設(shè)計，減少了面積冗余，從而降低了成本和功耗。同時，我們也在提高成品良率方面做了大量工作，以確保產(chǎn)量和質(zhì)量都能滿足需求。芯片級技術(shù)突破是一個長期且復(fù)雜的過程，它需要耐心地投入，過程中也需要對失敗的包容。
證券時報記者：我國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈在星載芯片這一環(huán)節(jié)發(fā)展的成熟度如何？還存在什么比較突出的短板與掣肘？
張善從：我國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈在星載芯片這一環(huán)節(jié)經(jīng)歷了顯著的變化和發(fā)展。早期，國內(nèi)的星載芯片主要依賴進(jìn)口，技術(shù)上受制于人，成本也相對較高。但隨著國家對航天事業(yè)的重視和技術(shù)投入的增加，國內(nèi)企業(yè)開始自主研發(fā)星載芯片，逐步實(shí)現(xiàn)了從無到有、從弱到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變。目前，我國在星載芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)比較成熟，傳統(tǒng)型號任務(wù)的星載芯片已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。面對商業(yè)航天蓬勃發(fā)展的機(jī)遇，當(dāng)前最大的短板在于價格水平太高，另外部分關(guān)鍵的芯片IP還長期依賴國外的廠商。我們一方面通過與車規(guī)芯片的融合降低成本，另一方面攻關(guān)了雙核鎖步RISC-V內(nèi)核、單周期回滾EDAC等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了底層核心IP的全自主研發(fā)。
證券時報記者：國外的商業(yè)航天頭部公司SpaceX在自身發(fā)展的同時，也主導(dǎo)構(gòu)建了一條完整可控的產(chǎn)業(yè)鏈。我國要形成更堅(jiān)韌、高效、安全的產(chǎn)業(yè)鏈體系，還需要在什么方面重點(diǎn)突圍？
張善從：SpaceX的成功一方面是基于其自身快速迭代的系統(tǒng)工程能力，同時也離不開美國強(qiáng)大的元器件、原材料產(chǎn)業(yè)鏈體系。目前我國商業(yè)航天領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)了一大批對標(biāo)SpaceX的星箭總體企業(yè)，但由于缺少底層產(chǎn)業(yè)鏈體系支撐，大部分只是模仿了表象。建議產(chǎn)業(yè)界和投資界更加耐心，關(guān)注底層基礎(chǔ)創(chuàng)新，例如火箭發(fā)動機(jī)的難熔合金材料、衛(wèi)星電子系統(tǒng)的抗輻照芯片等一些需要長期坐冷板凳的硬核研發(fā)，構(gòu)建具有核心競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈。
校對：王朝全
