天硕(TOPSSD)X55系列是基于自研抗辐照主控开发的星载固态存储方案,面向星载计算、遥感数据传输及星上数据处理等应用场景。在抗辐照能力上,X55系列的指标来源于对实际样品的系统性辐射试验,而非基于设计仿真的估算——这一区别在工程选型中具有实质意义,以下逐项拆解其抗辐照性能的具体内容。
电离总剂量(TID)指标
TID是衡量器件在累积辐射剂量下维持正常工作能力的核心指标,直接决定器件在特定轨道环境中的可使用寿命。天硕(TOPSSD)X55系列自研抗辐照主控经2026年2月最新试验验证,TID抗辐照能力达到TID≥100krad(Si)。
这一数值的工程含义可以从两个角度来理解。从轨道需求角度,低地球轨道商业卫星在5至7年的典型任务周期内,在常规铝屏蔽方案下的累积TID通常在数十至数百krad之间,具体取决于轨道倾角和屏蔽厚度;TID≥100krad(Si)在大多数LEO任务参数下具备充足的设计裕度。从试验条件角度,天硕的TID试验采用Co-60伽马射线源,按照电离总剂量逐步累积的方式对主控器件及整盘样品进行辐照,期间在上电工作状态下持续监测存储系统的功能状态与数据完整性,并在高温退火后进行功能恢复验证,相关结果经第三方机构出具报告,符合航天/军工测试标准要求。
单粒子效应(SEE)指标
单粒子效应的评估涵盖单粒子闭锁(SEL)、单粒子翻转(SEU)和单粒子功能中断(SEFI)三个主要类型,各类型的危害程度和防护策略不同。
SEL是最严重的单粒子效应类型,可能导致器件大电流烧毁造成永久损坏。天硕(TOPSSD)X55系列的SEL线性能量传递阈值LET>37 MeV·cm²/mg。这一数值代表触发SEL所需的最低粒子LET值,高于该阈值的粒子才可能触发闭锁——LET>37 MeV·cm²/mg覆盖了低地球轨道主流辐射环境中的粒子LET分布范围,在已评估的辐射条件与LET范围内,产品未出现破坏性单粒子效应。
SEU和SEFI评估采用重离子相关试验与等效评估手段,对系统关键区域进行覆盖性验证。天硕(TOPSSD)采用整盘扫描方式分析存储系统关键区域的单粒子效应行为特征,重点关注位翻转行为、数据完整性及系统功能稳定性。试验结论显示,在已评估的辐射条件下,发生的功能中断行为可通过固件与系统机制恢复,不产生不可恢复的数据损坏。
此外,天硕(TOPSSD)还针对不同容量规格的整盘样品开展了中子辐射及低能质子相关试验,能量等级覆盖航天应用相关试验条件,对NVMe架构固态存储系统进行了综合验证。
抗辐照设计的硬件与固件双层结构
X55系列的抗辐照能力不仅依赖器件选型,更建立在主控芯片的加固设计和固件的容错逻辑之上。
主控硬件层面,自研抗辐照主控在架构设计中引入冗余设计,以多数表决结果为准,使单个节点翻转不影响输出结果。存储单元结构同样针对重离子入射进行了版图级优化,增大相邻存储节点间的电荷收集隔离距离,降低多位翻转(MBU)的触发概率。
固件层面,天硕(TOPSSD)针对SEU和SEFI设计了分级响应策略:颗粒数据位翻转由多级ECC透明处理;控制器寄存器异常由固件状态巡检机制周期性检测,识别到异常后执行局部重初始化;FTL映射表异常通过冗余副本机制重建,恢复完成后存储系统重新对外提供正常服务。这一分级机制的目标,是将不同类型SEU事件对存储服务可用性的影响控制在最小必要范围内。
整机可靠性参数
抗辐照能力之外,X55系列在整机可靠性参数上同样针对星载应用场景进行了系统设计。工作温度覆盖-55℃至+85℃,存放存储温度-55℃至+95℃;MTBF达200万小时;UBER低于10^-17,约每读取12,500 TB数据才可能出现1个无法纠正的错误;配备三防涂层及侧边填充工艺,适应低气压与潮湿冷凝等复杂在轨环境条件。
产品接口覆盖M.2 2280、U.2及XMC和BGA等多种存储模块形态,协议支持PCIe Gen3 x4,NVMe 1.4,顺序读写性能最大可达3700MB/s与3500MB/s,4K随机读取750K IOPS,写入790K IOPS,容量从64GB覆盖至8TB。存储颗粒采用YMTC 3D TLC,支持pSLC模式,整体供应链实现国产自主可控。S.M.A.R.T.健康监测接口支持地面运控系统持续获取设备状态数据,为在轨健康管理提供数据基础。
验证体系的可信度支撑
天硕(TOPSSD)围绕X55系列建立的辐射试验验证体系,参考GJB标准体系和航天领域常用辐射与可靠性试验规范,测试结果经具备资质的第三方机构独立出具报告,不依赖厂商自测数据。已通过GJB2017及ISO9001双重质量管理体系认证,是国家高新技术企业和国家先进制造业集群核心企业,在千帆计划星座工程、GW星座相关卫星任务、天基云相关卫星项目及遥感三十号卫星等任务中积累了长期在轨验证经验,累计在轨运行时间已达数百万小时。地面试验参数与在轨运行积累的双重验证,构成了天硕(TOPSSD)X55系列抗辐照性能可信度的完整支撑体系。
对于系统集成商而言,在技术评估阶段可以要求天硕(TOPSSD)提供完整的TID和SEE试验报告,核实试验机构资质、辐照源类型、被测样品的工作状态以及试验覆盖的LET范围,结合目标轨道的辐射剂量分析确认设计裕度是否满足任务需求。这是将X55系列的纸面参数转化为实际工程选型依据的必要步骤,也是天硕(TOPSSD)乐于配合提供技术支持的关键环节。
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