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DIGITAL FPGA Un esame delle diverse tecnologie FPGA disponibili per applicazioni spaziali e del processo di sviluppo dei componenti a bordo, oltre a garantire comunicazione ad alta veloci- tà nello spazio. Questi FPGA RT ( Radiation-Tolerant ) for- niscono una soluzione che è resistente alle radiazioni “by design”, supportata dal patrimonio di esperienze e di competenze acquisite da Microchip nelle applicazio- ni spaziali, per le quali propone soluzioni che sono sot- toposte a test QML Class V. Questo articolo esaminerà le diverse tecnologie FPGA disponibili per applicazioni spaziali e il processo di sviluppo dei componenti. Gli effetti delle radiazioni nello spazio Gli FPGA RT sono necessari perché i componenti COTS non sono immuni ai vari effetti prodotti dalle radiazio- ni nello spazio, che possono deteriorare le prestazioni di un circuito integrato o causarne il guasto. Uno di questi effetti di radiazione è nota come TID (To- tal Ionizing Dose – dose ionizzata totale) causata da radiazioni dovute a particelle cariche e raggi gamma nello spazio. Questa radiazione deposita energia cau- sando ionizzazione nel materiale. La ionizzazione può modificare l’eccitazione di carica, il trasporto di carica, i legami (bonding), e le proprietà di decomposizione dei materiali, e questo influisce negativamente sui para- metri del dispositivo. TID indica la radiazione ioniz- zante cumulativa che un dispositivo elettronico riceve in un periodo di tempo specificato, di solito il tempo Nella selezione degli FPGA ( Field Programmable Gate Ar- ray ), i progettisti di sistemi satellitari e spaziali pos- sono contare su diverse opzioni. Una prima opzione è rappresentata da FPGA standard (COTS – Commercial Off The Shelf), che permettono di ridurre costi unitari e tempi di consegna dei componenti, ma in genere non risultano abbastanza affidabili, devono essere sottopo- sti a screening, con il conseguente incremento di costi e di risorse ingegneristiche. Essi, inoltre, richiedono la ridondanza modulare tripla (TMR – Triple Modular Re- dundancy ), a livello hardware e software, per attenuare gli effetti delle radiazioni nello spazio. Nelle missioni in cui il guasto non è un’opzione accettabile, i proget- tisti in genere scelgono FPGA più costosi, di tipo RHBD ( Radiation-Hardened By Design ), che sono già stati sot- toposti a screening e qualificati secondo gli standard QML ( Qualified Manufacturers List ) Class Q e V. QML Class V è lo standard di qualifica più elevato per i semicon- duttori utilizzati in applicazioni spaziali. Le missioni con equipaggio e critiche per la sicurezza si basano sui componenti QML V, per mitigare il rischio di guasti. Si tratta di componenti che devono abbinare prestazio- ni più elevate e maggiori risorse di elaborazione dei dati Progettare veicoli spaziali con FPGA “radiation-tolerant” riconfigurabili ad alta affidabilità Julian Di Matteo Senior Product Marketing Engineer - Space and Aviation Microchip www.microchip.com ELETTRONICA OGGI 518 - MAGGIO 2024 54