BAE Systems、1,600万ドルの資金を獲得し宇宙専用の耐放射線マイクロチップ技術を開発

BAE Systemsが1,600万ドルの国防資金を獲得し、宇宙向けのマイクロチップを開発する。この資金は、同社のRH45放射線耐性45ナノメートル(nm)半導体技術の展示および検証に充てられる。宇宙環境は過酷であり、地球大気の保護がないため、放射線が密集した環境はわずか数秒で標準的なマイクロ電子部品を破壊する可能性がある。衛星の「脳」が軌道上で溶損するのを防ぐため、米国政府は堅牢なチップの設計を目指している。この1,600万ドルの資金には重要な使命があり、BAEの独自技術であるRH45チップを検証し、防衛構築に供するための安全な国内ハードウェアカタログを確立することにある。

したがって、これは国内製造にとって大きな勝利となる。

商用マイクロチップの脆弱性

なぜシリコン製のチップは軌道上で故障するのか。商用マイクロチップは高速、小型、安価だが、極めて脆い。深宇宙では、一個の高エネルギー陽子だけでビットを反転させ、コードを破壊し、プロセッサを永久に焼き切れる可能性がある。過去にも複数の放射線が原因の事故が発生しており、衛星異常やミッション失敗の主要な原因の一つとなっている。例えば、ロシアの野望的なミッションであるPhobos-Grunt（2011年）は、火星の衛星フォボスから土壌試料を採取することを目的としていたが、打上げ後まもなく地球軌道上で行き詰まった。失敗の原因は複数あるが、そのうちの一つは、宇宙放射線中の重イオンが放射線対策を行っていない商業既成品（COTS）マイクロチップに衝突し、コンピュータメモリを損傷して致命的なシステム再起動を引き起こしたことであった。

現在、商用チップは小型化が続いており、微小な電荷に対する感度が大幅に高まっている。そのため、宇宙機関や防衛関連企業は、放射線耐性（Rad-Hard）やシリコン・オン・インシュレータ（SOI）といった専用の製造技術を用いてチップを絶縁し、不要な電荷を放散させている。これらの技術は専用の絶縁および設計技法により、宇宙空間の衝撃に耐えて演算を継続することができる。この技術は必要不可欠であり、なければ現代の宇宙ミッションは失敗に終わる。

製造技術の国内回帰

新たに資金提供を受けたプロジェクトは、ニューヨーク州マルタ（Malta）に所在するGlobalFoundriesの製造施設を活用し、45nm SOI技術を用いる。製造を米国内に取り戻すことで、同社は機微な防衛ハードウェアに関する複雑な海外サプライチェーンへの依存を低減している。マイクロチップを放射線防護の要件に適合させるため、RH45ストアは高度なデジタルハードウェアストアとしての機能を果たす。宇宙機関や防衛関連企業は、事前試験済みの放射線耐性部品を選択し、正確な要件を満たす特定用途向け集積回路（ASIC）を組み立てることができる。

これにより、エンジニアは新しい衛星を打上げるたびに車輪を再発明する必要なく、創造的自由を得る。BAE Systemsの宇宙システム製品ライン担当ディレクター、Joe Dziezynski氏は次のように述べた。「宇宙ミッションを支援するには、設計の柔軟性が極めて重要です。当社のRH45 ASICライブラリは、特定の機能に対応しつつ放射線耐性要件を満たすことを可能にする、独自で信頼性の高い能力です。」

これらの高性能マイクロチップはさまざまな宇宙運用を支える。深空の惑星探査機は、地球管制から数十億マイル離れた場所で複雑な自律航行やリアルタイムのセンサー処理を実行するためにこれらに依存している。国家安全保障用の資産は、放射線耐性アーキテクチャを用いて重要な防衛ペイロードを保護し、継続的な監視、脅威検出、軍事通信の暗号化を維持している。一方、商用の軌道衛星はこれらの部品を統合し、気象観測ネットワークや全球衛星通信の稼働時間を最大化している。これらのチップは既にハードウェア製造に投入され始めている。BAEはRH45技術を次世代のEndura単一基板コンピュータに直接組み込み、軌道専用に設計された高速・低消費電力の処理ユニットを生み出している。

最終的な組み立て、パッケージング、試験は、バージニア州マナサスのBAE宇宙システム施設で行われ、同施設はクラス1Aのマイクロエレクトロニクストラステッドソースの認証を取得している。

項目	仕様
製造技術	45nm SOI
マイクロチップ用途	衛星、深宇宙探査機
部品種別	特定用途向け集積回路（ASIC）

防衛における耐放射線マイクロチップの重要性

宇宙ミッションにおいて、マイクロチップの耐放射線能力は極めて重要である。放射線は電子部品を急速に損傷し、ミッションの成功に影響を及ぼす可能性がある。BAE SystemsのRH45技術はこれらの課題に対応するために専用に設計されており、防衛および宇宙探査のニーズを支えるために必要な耐放射線性能を提供できる。技術の進歩に伴い、製造工程を米国内に取り戻すことは、サプライチェーンリスクを低減するだけでなく、国内製造能力を強化することにもつながり、これは防衛安全保障上、重要な進展である。