300 000 рад выдержки: новая микросхема APIO16 от Apogee Semiconductor спасёт спутники от космической радиации

28.05.2025 07:08:00 | iXBT.com

Компания Apogee Semiconductor анонсировала APIO16 — первую в отрасли микросхему, которая расширяет возможности ввода-вывода (GPIO) в электронных системах, сохраняя устойчивость к радиации и экстремальным температурам. Устройство предназначено для интеграции в спутники, военную технику и оборудование, работающее в условиях высокого риска.

16-битный I/O расширитель APIO16 увеличивает количество портов GPIO — интерфейсов для подключения внешних устройств, таких как датчики или исполнительные механизмы. Он обрабатывает до 16 сигналов одновременно, масштабируя систему до 256 портов. Это снижает нагрузку на программируемые логические схемы, которые можно перенастраивать под разные задачи (FPGA) и микроконтроллеры, экономя их ресурсы для критических операций.

Изображение: Apogee Semiconductor

Устройство поддерживает два стандартных протокола связи: I2C/SMBus для управления несколькими компонентами через две линии и SPI — высокоскоростной интерфейс с отдельными линиями для данных и синхронизации. В режиме I2C/SMBus APIO16 позволяет подключать до 16 микросхем на одной шине за счёт уникальных адресов, а в SPI — управлять ими через 3 линии выбора чипа. Скорость передачи достигает 1 МГц для I2C и 25 МГц для SPI.

Ключевая особенность APIO16 — радиационная стойкость. Накопленная доза ионизирующего излучения, которую выдерживает чип, составляет до 300 крад(Si) (300 000 рад, где «крад(Si)» — килорад, измеренные для кремния). Это в сотни раз превышает устойчивость обычной электроники. Микросхема также защищена от короткого замыкания из-за попадания заряженных частиц (SEL, SEFI), сбоев в памяти (SEU) при уровне линейной передачи энергии (LET) 75 МэВ·см2/мг — это показатель, который измеряет, сколько энергии заряженная частица передаёт материалу при пролёте через него. Чем выше LET, тем больше повреждений вызывает частица в микросхеме. Обычная электроника выходит из строя при LET 10–20 МэВ·см2/мг. Если частица с LET 75 попадёт в обычный чип, она вызовет необратимые повреждения (например, прожиг). В APIO16 защитные схемы «гасят» эту энергию, предотвращая поломку.

Технология Radiation-Hardening by Design (RHBD), использованная в APIO16, включает тройное резервирование критических цепей и 48-битные регистры хранения данных. Это обеспечивает работу при температурах от -55 °C до +125 °C и совместимость с компонентами разных поколений за счёт встроенного преобразования уровней напряжения (1,4–5,5 В). Устройство интегрируется с банками ввода-вывода FPGA — группами портов, которые можно изолировать при радиационных сбоях, сохраняя функциональность системы.

APIO16 уже применяется в спутниках на низкой (LEO) и геостационарной (GEO) орбитах, а также в оборонных системах. Он позволяет заменять специализированные компоненты на коммерческие (COTS), сокращая стоимость разработки. В планах компании — адаптация технологии для робототехники и медицинского оборудования, где требуются надёжность и устойчивость к экстремальным условиям.

Подробнее