芯耀
与非AI
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随着商业航天向星座化、平台化和批量化发展，立方星及其他微小卫星平台承担的遥感、通信和星上计算等任务不断增加，载荷产生的数据量也随之增长。
由于星地链路存在带宽和通信窗口限制，大量任务数据需要先在星上完成缓存和保存，再等待合适窗口下传。因此，立方星存储器并不是简单的数据缓存部件，而是星上数据链路中的关键可靠性环节。
对于立方星而言，存储器需要在有限的尺寸、功耗和重量约束下，同时满足容量、持续读写、数据可靠性以及空间环境适应等要求。因此，真正适用于立方星的存储方案，并不是简单将消费级SSD缩小，而是需要从NAND Flash、主控、纠错算法、固件到环境验证建立完整的可靠性体系，使存储器能够适应长期在轨运行和复杂空间环境，并在需要下传时准确读取数据。
一、为什么立方星需要专用的存储器设计？
立方星平台的结构和资源约束较为明显。存储器不仅需要安装到有限的结构空间内，还需要受到供电、散热、接口以及整星重量等条件限制。
立方星存储器实际上承担的是星上数据链路中的数据缓存与长期存储功能。从任务流程看：
载荷数据产生 → 高速写入 → 星上缓存 → 在轨保存 → 数据读取 → 地面下传。
其中，持续写入能力决定数据能否及时记录，容量决定能够缓存多长时间，而长期数据保持和错误控制则决定数据能否最终完整下传。
因此，立方星存储器的工程评价不能停留在“多少TB、多少MB/s”，而需要进一步观察NAND介质、主控、纠错算法和固件是否形成完整的可靠性体系。
天硕面向商业微小卫星、微纳卫星及立方星平台提供星载固态存储方案，重点围绕有限平台资源下的尺寸、功耗、容量、性能和可靠性进行综合平衡。相关方案支持PCIe Gen3×4接口及NVMe 1.4规范，容量最高可达8TB。
二、NAND Flash是立方星存储器的基础，关键在于介质管理
NAND Flash具备高密度、低功耗和非易失等特点，是当前固态存储的重要介质。
但NAND并不是理想化的“零错误存储介质”。随着P/E次数增加、温度变化以及长期数据保持，存储单元状态会发生变化；进入空间环境后，还需要进一步考虑辐射对存储单元、控制器及系统状态的影响，包括单粒子效应、总剂量效应以及长期数据保持在内的多种可靠性问题。
因此，立方星存储器的核心并不是寻找一颗“不会出错”的NAND，而是通过控制器和固件建立一套错误检测、纠正、隔离和恢复机制。
三、pSLC首先从NAND工作状态降低可靠性风险
面对NAND介质本身的限制，首先需要从存储单元的工作方式入手。
pSLC通过采用更简单的存储状态，在容量、性能和写入耐久性之间进行工程折中。相比多电平工作方式，其状态判读更加简单，可以降低部分电荷状态变化带来的误判风险，同时提高高频写入场景下的耐久能力。
天硕X55星载固态存储器支持TLC原生与pSLC模式，并可根据任务需求采用pSLC模式。并结合4K LDPC ECC、DIE RAID及端到端数据保护，在容量、性能、介质寿命和数据可靠性之间进行综合设计。
但pSLC并不能消除NAND运行过程中产生的所有错误。从技术逻辑看，pSLC是在前端降低介质工作压力。它解决的是“如何降低介质层面的风险”，而不是“如何纠正已经产生的错误”。
因此，还需要进一步依靠主控和纠错算法。
四、4K LDPC进一步解决立方星存储器NAND运行过程中的误码
随着NAND长期使用，P/E次数增加、温度变化以及电压漂移都会使原始误码率发生变化。主控的纠错能力就成为决定数据可靠性的重要因素。
天硕X55星载固态存储器采用4K LDPC ECC纠错机制，通过软硬判决联合解码增强纠错能力，并针对高P/E、温度变化和电压漂移等因素进行纠错优化。
但仅有ECC仍然不够。如果数据在主机、缓存、DDR、控制器以及NAND之间传输过程中发生静默错误，仅依靠介质端ECC无法覆盖完整链路。
因此，端到端数据保护需要进一步参与数据传输过程。天硕星载存储方案支持SRAM、DDR链路ECC，并从主机到NAND采用CRC16校验，使数据保护从单一存储介质进一步延伸到完整传输链路，降低静默数据损坏风险。
对于立方星存储器而言，这种设计的核心价值并不是单纯提高某一个测试指标，而是让数据从“写入”到“保存”再到“读取”的整个过程都处于可检查、可校验的状态。
由此可以看到，存储可靠性并不是某一项ECC技术单独实现的，而是从NAND介质、主控、数据链路到固件管理形成完整的保护体系。
五、进入空间环境后，立方星存储器还需要面对辐射风险
完成地面环境下的数据可靠性设计，并不意味着可以直接满足空间应用。
在轨运行过程中，存储器需要面对总电离剂量以及单粒子效应等空间辐射问题。其中，TID属于长期累积效应，SEU、SEFI和SEL则涉及单粒子效应。
天硕商业航天存储方案针对SEU、SEL及总剂量效应开展相应的可靠性设计，并通过重离子、质子、中子等相关辐照实验以及关键器件筛选和加固措施，对空间辐射环境下的可靠性进行验证。
在空间辐射环境下，天硕围绕自研P5500主控及存储系统开展抗辐照设计，针对总剂量效应和单粒子效应进行相应的可靠性设计与验证，并进一步采用系统级抗辐照加固设计，从主控、固件和系统层面提升存储方案对复杂空间环境的适应能力。
六、长期数据保持，是星载存储不可忽视的另一项能力
遥感等任务产生的数据可能需要在星上保存数天甚至数周，等待合适的通信窗口下传。在长期静态存储过程中，NAND电荷保持能力会逐渐变化，空间辐射还可能进一步增加数据保持误差。
天硕X55星载固态存储器采用增强型LDPC纠错机制，并结合自研固件进行端到端数据校验，同时通过后台智能数据刷新，对长期存储数据进行巡检和管理。 在有限平台资源和复杂空间环境下建立完整的数据可靠性体系。
从NAND工作模式，到pSLC、LDPC ECC、DIE RAID、端到端数据保护，再到主控级抗辐照能力和整盘环境验证，每一层都对应具体的工程风险。
天硕存储围绕自主主控、固件算法、NAND管理、系统级抗辐照设计和星载产品验证形成相关技术能力，并持续服务于商业航天、卫星载荷和星载固态存储领域。
相关产品已参与吉林一号、遥感三十号、GW星座、三体星座等相关任务。
在微小卫星与微纳卫星向平台复用、规模化交付转型的背景下，星载存储需求正从单一硬件产品向“可适配、可验证、可批产”的工程化方案升级。
依托自研主控、自主固件及高可靠性设计，结合航天项目服务经验，湖南天硕创新科技有限公司围绕航天级星载固态硬盘提供相应存储方案，服务于卫星平台的存储选型与集成需求，并为平台复用、型号迭代及星座规模化部署提供存储基础。
