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天舟一号成功飞天背后,这两款核心芯片都有啥故事?

2017/04/21
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昨天晚上,天舟一号一飞冲天,给天宫二号送去补给和装备。天舟一号内的电子控制系统犹如大脑和神经一样,精准地控制着货运飞船的每一个动作,捕获、缓冲、拉近,毫厘不差、准确无误。在天舟一号精细、复杂的电子控制系统中,中科芯(58 所)贡献了两款核心芯片。在此之前,他们研发的芯片还配置在天宫二号、神舟十一号上。昨天,记者走进 58 所数模研发中心总线组,听他们讲述与天舟一号的故事。


小小芯片强健“神经”
这两款芯片,形象地说,它就像天舟一号的部分“神经网络”,发出无数的支线数据命令,实现各个“器官”间的数据通信,共同完成天舟一号的各种动作。

这两款芯片的特点是可靠性极高,更重要的是,当中的每个子芯片都经过抗辐射加固设计。抗辐射是芯片设计中最难的一关,面对高轨太空中的恶劣辐射环境,芯片如果不能抵御辐射,就会发出错误命令和数据,可能造成整个飞船的功能失常或者运行失误。尤其对于多芯片组合来说,一招不慎,满盘皆输,既要每一个芯片强,又要组合起来强,更是难上加难。“我们不会放过芯片上的每一丝薄弱的地方,专门针对芯片中的存储器触发器等敏感单位进行逻辑层面的抗辐射加固设计,同时,在整个模块中进行单独全定制设计。”经过这样的设计,使得模块的抗辐射能力大大增强,研发团队成员蔡洁明打了个比方,这就相当于在无尽的太空中,从各个方向、各个距离的带电粒子、质子的打击,而经过抗辐射加固的芯片则是一个肌肉发达的“拳击手”,能够承受多次打击而屹立不倒。他介绍,“天舟一号上的这两款型号芯片已经是比较成熟的产品了,稳定性和可靠性都很高,在其他单位也已经有了应用。”

每周加班二三十小时
作为芯片研发团队的数模中心总线组共有 10 人,团队成员以“80 后”为主,年龄最高的已于去年退休,年龄最小的仅 27 岁。团队分工明确,4 个人负责芯片设计,2 个人负责测试,3 人负责应用和验证,组长刘士全总揽全局。

在整个研发周期中,芯片设计要占近一半的时间,是整个环节的核心。用通俗的说法来讲,设计芯片就像搭乐高积木,先要知道想搭个什么样子的,再把各个部分分别构建好,最后整体拼装起来。蔡洁明说,其实自己是挺有压力的,因为项目都是有节点的,每周都要通报进展。而他所负责的子芯片,又是所有芯片中最核心的也是难度最大的。“由于芯片本身电路的结构对辐射就比较敏感,所以抗辐射数据总是达不到要求。”为了攻克难关,他在两年时间里前前后后一共设计了 4 个版本,最后一版终于成功。那段时间,每周都要加班二三十个小时,每天晚上八九点回家是常事。团队成员平时的精力都集中在工作上,日常生活是很单调的,也很少有节假日,只有春节期间有两周的休假,与家人团聚放松一下。

做设计可以待在无锡不用经常出差,而负责测试和应用就需要到处奔波了。组长刘士全经常在用户之间奔走,在火车上的时间比在办公室的时间还多。就在采访的当儿,他又坐火车去苏州了。有一次,刘士全出差一周才回到无锡,刚走出高铁站就接到了用户的电话,电话一挂他又重新进站,马不停蹄地赶赴另一个城市。做抗辐射测试的成员也非常辛苦,全国就北京和西安两家单位有做抗辐射测试的设备,而做测试的人却很多,为了赶时间,都是连夜进行排除测试,通常十几个小时都合不了眼……为了芯片的成功,像这样的故事不胜枚举。可看着有自己的辛勤成果的天舟一号飞天成功,他们都觉得自己付出的辛苦真是值了。

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