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IC RAD HARD
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- ELETTRONICA OGGI 463 - GIUGNO/LUGLIO 2017
S
paceX CRS-10 è una missione spaziale privata di
rifornimento per la Stazione Spaziale Internazio-
nale (International Space
Station) programmata da Spa-
ceX per la NASA nell’ambito del
programma “Commercial Resup-
ply Services”. Il vettore utilizzato,
un Falcon 9, è stato lanciato da
Cape Canaveral il 18 febbraio
scorso e ha portato in orbita il
veicolo cargo Dragon. Parte del
carico era rappresentato da un
modulo conosciuto sotto il nome
di “RHEME” sviluppato da Co-
smiac (il Centro per l’elettronica
per applicazioni spaziali dell’U-
niversità del Nuovo Messico). RHEME, acronimo di Ra-
diation Hardened Electronic Memory Experiment è un
importante studio scientifico sponsorizzato dalla NASA
e sviluppato in collaborazione con i laboratori di ricerca
della US Air Force. La Stazione Spaziale Internazionale
è mantenuta in un’orbita compresa tra 330 e 435 km di
altitudine, nell’orbita terrestre bassa, e viaggia a una ve-
locità media di 27.600 km/h, completando un’orbita ogni
92,6 minuti. Si tratta della piattaforma ideale per condur-
re esperimenti di scienza dei materiali. I chip in questio-
ne erano già stati sottoposti al collaudo di resistenza alle
radiazioni in diversi centri, ma nulla può sostituire un
collaudo in condizioni reali. Scopo del progetto RHEME è
studiare frequenza ed effetto degli urti delle particelle ad
alta energia sulle memorie CMOS nello spazio. Per l’espe-
rimento, che avrà la durata di un anno, (il lancio è stato
effettuato lo scorso mese di febbraio), sono stati utilizzati
nove chip realizzati con il processo brevettato “HARDSIL”.
Più in dettaglio, i dispositivi sottoposti a questo esperi-
mento sono quattro SRAM da 16 Mb e uno stack di
SRAM da 72 MB (composto da quattro dispositivi da 18
MB ciascuno): questo array è monitorato e controllato da
Processori ARM Cortex-M0
per missioni spaziali
Ross Bannatyne
VORAGO
Technologies
Per la prima volta una MCU resistente alle radiazioni
basata su core ARM e progettata esplicitamente per
operare in condizioni estreme è stata utilizzata per
svolgere un ruolo chiave nell’ambito del progetto Rheme
un microcontrollore basato su core ARM Cortex-M0 svi-
luppato da VORAGO Technologies. Il sistema è riportato
in figura 1. Si tratta della prima
volta che un microcontrollore
ARM Cortex-M0 viene utilizzato
nello spazio. Finora la gamma di
componenti qualificati per ap-
plicazioni spaziali era alquanto
limitata e composta principal-
mente da processori ed FPGA
che non si possono certamente
considerare come prodotti “allo
stato dell’arte”. La disponibilità
di un processore basato su core
ARM garantisce l’accesso a un
ecosistema ampio e articolato di
risorse, sia hardware sia per lo sviluppo software, oltre a
consentire di sfruttare i vantaggi di un’architettura otti-
mizzata in termini di consumi.
Microcontrollore ARM resistente alle radiazioni
Il microcontrollore VA10820 di VORAGO Technologies
è stato progettato per operare in ambienti dove sono
presenti radiazioni ed è specificato per resistere a una
TID (Total Ionizing Dose – dose totale di radiazioni io-
nizzanti) pari a 300k rad (Si). Questo parametro misura
la quantità di radiazioni ionizzanti a cui può essere sot-
toposto il silicio senza che si verifichino condizioni di
guasto. A bordo del chip è presente un sotto-sistema
EDAC (Error Correction and Detection) che unitamente
a uno Scrub Engine (che analizza i dati presenti in me-
moria e rileva e corregge eventuali errori) può rilevare
i bit di memoria che hanno subito il fenomeno di “bit
flip” (inversione del valore) e procedere alle correzioni
in modo autonomo e in tempo reale. Errori di questo
tipo sono conosciuti sotto il nome di SEU (Single Event
Upset) e provocano un cambiamento di stato imputa-
bile a una singola particella ionizzante che colpisce un
Fig. 1 – Il sistema utilizzato per RHEME (Radiation
Hardened Electronic Memory Experiment), un esperimen-
to sponsorizzato dalla NASA e sviluppato in collaborazione
con i laboratori di ricerca della US Air Force (Foto: Cosmiac)