- BAE Systems erhält 16 Millionen US-Dollar zur Entwicklung strahlungsfester Mikrochips.
- Der RH45-Chip soll extremen Strahlungsbedingungen im Weltraum trotzen.
- Spezielle Fertigung steigert die Widerstandsfähigkeit gegen kleinste elektrische Ladungen und sichert den Missionserfolg.
- BAE integriert die Technologie in Rechnersysteme der nächsten Generation für Weltraumanwendungen.
BAE Systems hat 16 Millionen US-Dollar an Verteidigungsmitteln erhalten, um weltraumtaugliche Mikrochips zu entwickeln. Die Finanzierung soll die hauseigene 45-Nanometer-Halbleitertechnologie RH45 demonstrieren und validieren. Die Umgebung im Weltraum ist extrem: Ohne den Schutz der Erdatmosphäre kann eine strahlungsintensive Umgebung Standard-Mikroelektronik innerhalb weniger Sekunden zerstören. Um ein „Schmelzen" des Satellitengehirns im Orbit zu verhindern, setzt die US-Regierung auf robuste Chip-Designs. Hinter den 16 Millionen US-Dollar steht eine zentrale Mission: die Validierung von BAEs proprietärem RH45-Chip und die Erschließung eines sicheren, inländischen Hardware-Katalogs für die nationale Verteidigung.
Dies ist daher ein bedeutender Sieg für die heimische Fertigung.
Die Anfälligkeit kommerzieller Mikrochips
Warum Siliziumchips im Orbit ausfallen Kommerzielle Mikrochips sind zwar schnell, klein und günstig, aber auch extrem anfällig. Im tiefen Weltraum kann ein einzelnes hochenergetisches Proton Bits umkippen, Code zerstören oder einen Prozessor dauerhaft durchbrennen. In der Vergangenheit gab es zahlreiche strahlungsbedingte Vorfälle, die eine der Hauptursachen für Satellitenanomalien und Missionsfehlschläge darstellen. So etwa Russlands ehrgeizige Mission Phobos-Grunt (2011), die Bodenproben vom Marsmond Phobos zur Erde bringen sollte, jedoch kurz nach dem Start in der Erdumlaufbahn strandete. Unter den Fehlerursachen befand sich der Einschlag schwerer Ionen der Weltraumstrahlung auf nicht gehärtete COTS-Mikrochips (Commercial Off-The-Shelf), der zu Schäden am Computerspeicher und einem tödlichen Systemneustart führte.
Da kommerzielle Chips zudem ständig kleiner werden, steigt ihre Empfindlichkeit gegenüber kleinsten elektrischen Ladungen erheblich. Daher greifen Raumfahrtagenturen und Verteidigungsauftragnehmer auf spezielle Fertigungsverfahren wie Radiation Hardening (Rad-Hard) oder Silicon on Insulator (SOI) zurück, um Chips zu isolieren und unerwünschte Ladungen abzuleiten. Diese Verfahren nutzen spezielle Isolations- und Designtechniken, die den Chips ermöglichen, kosmische Belastungen zu überstehen und weiterzurechnen. Diese Technologie ist unverzichtbar – ohne sie würden moderne Weltraummissionen scheitern.
Rückkehr der Fertigungstechnologie ins Inland
Das neu finanzierte Programm stützt sich auf die 45-nm-SOI-Fertigung der GlobalFoundries-Anlage in Malta, New York. Durch die Rückkehr der Fertigung auf US-Boden verringert das Unternehmen die Abhängigkeit von komplexen ausländischen Lieferketten für sensible Verteidigungshardware. Um die Anforderungen an den Strahlungsschutz zu erfüllen, funktioniert die RH45-Bibliothek wie ein fortschrittlicher digitaler Hardware-Baukasten: Raumfahrtagenturen und Verteidigungsauftragnehmer können aus vorgetesteten, strahlungsfesten Komponenten wählen und kundenspezifische anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) für ihre genauen Anforderungen zusammenstellen.
Dies eröffnet Ingenieuren Gestaltungsfreiheit, ohne bei jedem neuen Satellitenstart das Rad neu erfinden zu müssen. Joe Dziezynski, Leiter der Space Systems Product Line bei BAE Systems, sagte: „Bei der Unterstützung von Weltraummissionen ist Flexibilität im Design entscheidend. Unsere RH45-ASIC-Bibliothek ist eine einzigartige und vertrauenswürdige Fähigkeit, die es unseren Kunden ermöglicht, gezielt Funktionen zu adressieren und gleichzeitig die Anforderungen an Strahlungsfestigkeit zu erfüllen."
Diese Hochleistungs-Mikrochips treiben eine Vielzahl von Weltraumanwendungen an. Tiefraum-Sonden sind auf sie angewiesen, um komplexe autonome Navigation und Echtzeit-Sensorverarbeitung in Milliarden von Kilometern Entfernung zur Bodenkontrolle durchzuführen. Nationale Sicherheitsplattformen nutzen strahlungsfeste Architekturen zum Schutz wichtiger Verteidigungsnutzlasten und gewährleisten kontinuierliche Aufklärung, Bedrohungserkennung und verschlüsselte militärische Kommunikation. Gleichzeitig integrieren kommerzielle Orbitalsatelliten solche Komponenten, um die Betriebszeit von Wetterbeobachtungsnetzen und globaler Satellitenkommunikation zu maximieren. Die Chips fließen bereits in die Hardwarefertigung ein: BAE integriert die RH45-Technologie direkt in seine Endura-Einplatinenrechner der nächsten Generation und schafft damit speziell für den Orbit konzipierte Hochgeschwindigkeits- und Niedrigenergie-Prozessoren.
Die Endmontage, Verpackung und Tests erfolgen in der BAE-Weltraumanlage in Manassas, Virginia, die als Category 1A Trusted Source für Mikroelektronik zertifiziert ist.
Element Spezifikation Fertigungstechnologie 45nm SOI Mikrochip-Einsatz Satelliten, Tiefraumsonden Komponententyp Anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)
Die Bedeutung strahlungsfester Mikrochips für die Verteidigung
Bei Weltraummissionen ist die Strahlungsfestigkeit von Mikrochips entscheidend, da Strahlung elektronische Komponenten schnell beschädigen und den Missionserfolg gefährden kann. Die RH45-Technologie von BAE Systems wurde eigens für diese Herausforderungen entwickelt und liefert die nötige Strahlungsresilienz, um die Bedürfnisse der Verteidigung und der Weltraumexploration zu unterstützen. Da die Technologie voranschreitet, bringt die Rückkehr der Fertigung in die USA nicht nur eine Reduzierung der Lieferkettenrisiken mit sich, sondern stärkt auch die heimische Fertigungskapazität – ein wichtiger Fortschritt für die nationale Sicherheit.