- BAE Systems ได้รับเงินทุน 16 ล้านดอลลาร์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีไมโครชิปทนรังสี
- ชิป RH45 ถูกออกแบบมาเพื่อรับมือกับสภาวะรังสีรุนแรงในอวกาศ
- เทคโนโลยีเฉพาะทางช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านทานประจุไฟฟ้าขนาดเล็ก รับประกันความสำเร็จของภารกิจ
- BAE จะฝังเทคโนโลยีดังกล่าวลงในคอมพิวเตอร์รุ่นถัดไป เพื่อตอบสนองความต้องการด้านอวกาศ
BAE Systems ได้รับเงินทุนด้านกลาโหมมูลค่า 16 ล้านดอลลาร์ เพื่อพัฒนาไมโครชิปที่เหมาะสำหรับใช้งานในอวกาศ โดยเงินทุนดังกล่าวจะนำไปใช้ในการสาธิตและตรวจสอบยืนยันเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ RH45 ขนาด 45 นาโนเมตร (nm) ที่ทนทานต่อรังสี สภาพแวดล้อมในอวกาศมีความรุนแรงสูงและปราศจากชั้นบรรยากาศของโลกเป็นเกราะกำบัง ซึ่งสภาวะที่มีรังสีหนาแน่นสามารถทำลายล้างชิ้นส่วนไมโครอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที เพื่อป้องกันไม่ให้ "สมอง" ของดาวเทียมหยุดทำงานระหว่างโคจรในวงโคจร รัฐบาลสหรัฐฯ จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบชิปที่มีความทนทานสูง เบื้องหลังเงินทุน 16 ล้านดอลลาร์นี้คือภารกิจสำคัญ: ตรวจสอบยืนยันชิป RH45 ซึ่งเป็นทรัพย์สินเฉพาะของ BAE และปลดล็อกแค็ตตาล็อกฮาร์ดแวร์ภายในประเทศที่ปลอดภัย เพื่อนำไปใช้ในงานก่อสร้างทางกลาโหม
ดังนั้น นี่จึงเป็นชัยชนะครั้งสำคัญสำหรับการผลิตภายในประเทศ
ความเปราะบางของไมโครชิปเชิงพาณิชย์
เหตุใดชิปซิลิกอนจึงล่มสลายในวงโคจร แม้ไมโครชิปเชิงพาณิชย์จะมีความเร็วสูง ขนาดเล็ก และราคาถูก แต่ก็เปราะบางอย่างยิ่ง ในห้วงอวกาศอันมืดมิด โปรตอนพลังงานสูงเพียงตัวเดียวก็สามารถพลิกบิตข้อมูล ทำลายโค้ด หรือเผาไหม้ตัวประมวลผลจนเสียหายถาวรได้ อุบัติเหตุจากรังสีเคยเกิดขึ้นหลายครั้ง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักประการหนึ่งของความผิดปกติของดาวเทียมและความล้มเหลวในภารกิจ ตัวอย่างเช่น ภารกิจ Phobos-Grunt ของรัสเซียเมื่อปี 2011 ซึ่งมีเป้าหมายเก็บตัวอย่างดินจากดวงจันทร์โฟบอสของดาวอังคาร แต่กลับติดอยู่ในวงโคจรของโลกไม่นานหลังการปล่อย ความล้มเหลวดังกล่าวมีหลายสาเหตุ หนึ่งในนั้นคือไอออนหนักจากรังสีในอวกาศที่พุ่งชนไมโครชิป COTS (Commercial Off-The-Shelf) ที่ไม่ผ่านการเสริมความแข็งแกร่ง ส่งผลให้หน่วยความจำคอมพิวเตอร์เสียหายและเกิดการรีบูตระบบอย่างร้ายแรง
ปัจจุบัน ชิปเชิงพาณิชย์ยังคงมีขนาดเล็กลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้มีความไวต่อประจุไฟฟ้าขนาดเล็กเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ หน่วยงานด้านอวกาศและผู้รับเหมากลาโหมจึงใช้เทคนิคการผลิตเฉพาะทาง เช่น Rad-Hard (Radiation-Hardened) หรือ SOI (Silicon On Insulator) เพื่อห่อหุ้มชิปและระบายประจุที่ไม่พึงประสงค์ เทคนิคเหล่านี้ผ่านกรรมวิธีการห่อหุ้มและการออกแบบเฉพาะทาง ทำให้สามารถทนต่อแรงปะทะจากจักรวาลและทำงานประมวลผลต่อไปได้ เทคโนโลยีนี้มีความจำเป็นอย่างยิ่ง หากขาดซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าว ภารกิจอวกาศยุคใหม่ก็จะล้มเหลว
การนำเทคโนโลยีการผลิตกลับมาภายในประเทศ
โครงการที่ได้รับเงินทุนใหม่นี้พึ่งพาโรงงานผลิตของ GlobalFoundries ตั้งอยู่ที่เมือง Malta รัฐนิวยอร์ก โดยใช้เทคโนโลยี 45nm SOI ด้วยการนำการผลิตกลับมายังดินแดนของสหรัฐฯ บริษัทจึงลดการพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานในต่างประเทศที่ซับซ้อนสำหรับฮาร์ดแวร์ด้านกลาโหมที่มีความอ่อนไหว เพื่อให้ไมโครชิปมีคุณสมบัติทนรังสีตามข้อกำหนด คลังส่วนประกอบ RH45 ทำหน้าที่เสมือนร้านค้าฮาร์ดแวร์ดิจิทัลขั้นสูง หน่วยงานด้านอวกาศและผู้รับเหมากลาโหมสามารถเลือกส่วนประกอบที่ผ่านการทดสอบเบื้องต้นว่าทนรังสี และประกอบเป็น ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) ที่ออกแบบเฉพาะตามความต้องการของตนเองได้อย่างแม่นยำ
สิ่งนี้มอบอิสระในการสร้างสรรค์แก่วิศวกร โดยไม่จำเป็นต้องคิดค้นวิธีใหม่ทั้งหมดในทุกครั้งที่มีการส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร Joe Dziezynski ผู้อำนวยการผลิตภัณฑ์ระบบอวกาศของ BAE Systems กล่าวว่า "เมื่อสนับสนุนภารกิจอวกาศ ความยืดหยุ่นในการออกแบบมีความสำคัญอย่างยิ่ง คลัง RH45 ASIC ของเราเป็นขีดความสามารถเฉพาะตัวและน่าเชื่อถือ ที่ช่วยให้ลูกค้าของเราสามารถออกแบบฟังก์ชันเฉพาะได้ พร้อมทั้งตอบสนองข้อกำหนดด้านการทนรังสีไปพร้อมกัน"
ไมโครชิปประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ขับเคลื่อนปฏิบัติการอวกาศที่หลากหลาย ยานสำรวจดาวเคราะห์ในห้วงอวกาศลึกพึ่งพาชิปเหล่านี้เพื่อดำเนินการนำทางอัตโนมัติที่ซับซ้อนและประมวลผลเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ ห่างจากศูนย์ควบคุมภาคพื้นดินนับพันล้านไมล์ ส่วนทรัพย์สินด้านความมั่นคงของชาติใช้สถาปัตยกรรมทนรังสีเพื่อปกป้องภาระทางกลาโหมที่สำคัญ รักษาการเฝ้าระวังอย่างต่อเนื่อง การตรวจจับภัยคุกคาม และการสื่อสารทางทหารที่มีการเข้ารหัสลับ ในขณะเดียวกัน ดาวเทียมวงโคจรเชิงพาณิชย์ก็บรรจุส่วนประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มระยะเวลาการทำงานของเครือข่ายติดตามสภาพอากาศและการสื่อสารผ่านดาวเทียมทั่วโลกให้สูงสุด ชิปเหล่านี้เริ่มเข้าสู่กระบวนการผลิตฮาร์ดแวร์แล้ว BAE ฝังเทคโนโลยี RH45 เข้าไปในคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยว Endura รุ่นถัดไปโดยตรง สร้างหน่วยประมวลผลที่มีความเร็วสูงและใช้พลังงานต่ำซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการโคจรในวงโคจร
ขั้นตอนการประกอบ บรรจุภัณฑ์ และทดสอบขั้นสุดท้ายจะดำเนินการ ณ สถานที่ตั้งระบบอวกาศของ BAE ในเมือง Manassas รัฐเวอร์จิเนีย ซึ่งได้รับการรับรองจากแหล่งที่เชื่อถือได้ด้านไมโครอิเล็กทรอนิกส์ประเภท 1A
รายการ ข้อมูลจำเพาะ เทคโนโลยีการผลิต 45nm SOI การใช้งานไมโครชิป ดาวเทียม, ยานสำรวจอวกาศลึก ประเภทส่วนประกอบ ASIC (Application-Specific Integrated Circuit)
ความสำคัญของไมโครชิปทนรังสีต่อภารกิจกลาโหม
ในภารกิจอวกาศ ความสามารถในการทนรังสีของไมโครชิปมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากรังสีสามารถสร้างความเสียหายต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างรวดเร็ว จนกระทบต่อความสำเร็จของภารกิจ เทคโนโลยี RH45 ของ BAE Systems ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ โดยสามารถให้ประสิทธิภาพการทนรังสีตามที่ต้องการ ซึ่งสนับสนุนความต้องการด้านกลาโหมและการสำรวจอวกาศ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี การนำกระบวนการผลิตกลับมาภายในประเทศสหรัฐฯ ไม่เพียงช่วยลดความเสี่ยงด้านห่วงโซ่อุปทาน แต่ยังช่วยยกระดับขีดความสามารถในการผลิตภายในประเทศ ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญสำหรับความมั่นคงทางกลาโหม