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龙芯即将打破国外高端宇航级芯片垄断,我国宇航级CPU究竟实力如何?

时间:11-08 来源:科普中国 点击:

的有效途径。
  

抗辐射芯片加固专用工艺越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性,因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如,单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺,总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺,IBM的45nm SOI工艺,Honeywell的50nm工艺,以及BAE外延CMOS工艺等。
  

抗辐射芯片上中国和美国有多大差距?

在很长一段时间,中国的星载计算机处理器大多依赖进口,国产的人造卫星也大多使用进口CPU。而美国为首的西方国家严格限制高性能的宇航级和军品级CPU的出口,使我国星载计算机的研制受到很大的限制。在十多年前,就有美籍华裔学者因购买了几十片军品级Intel 486 CPU并出售给中国,被美国司法机关和国防部犯罪调查局调查指控的案例。
  

在为数不多的军品级、宇航级国产CPU中,其实大多也是对国外产品的逆向工程,比如应用于航天的386EX,以及被应用于军用电子设备的486DX、ARM7,还有由国内某些单位仿制过PowerPC603e和SM1750、SM1753、SM1754,国产版的P1750还曾被用于遥感一号、风云三号、试验四号等卫星。某所还有基于SPARC开源代码修改设计的BM3802RH和BM3803MGRH。但这些仿制或基于开源代码修改设计的国产CPU,大多存在性能偏低的问题,P1750、386EX 、486DX、ARM7性能都低于50MIPS,BM3802RH、PowerPC603e虽然超过了100MIPS,已经强于RAD6000,与欧洲的LEON不相上下,但和美国的RAD750相比还有不小的差距--RAD750的计算性能达240-400MIPS。
  

诚然,计算性能只是宇航级芯片的一项指标,抗辐射性能同样非常重要,比如RAD750就能承受1000gray的辐射水平。但由于公开国产宇航级CPU抗辐射指标会带来一定的风险--敌对国家可以针对该指标开发武器攻击中国人造卫星,因此就不对抗辐射性能做介绍了。
  

2015年发射的北斗双星实现了100%采用国产CPU,在北斗双星上搭载了龙芯1E和龙芯1F,负责进行常规运算,数据采集、开关控制、通讯等处理功能。龙芯1E和龙芯1F是国内极少数自主设计的宇航级CPU,和RAD750源于成熟的商业产品PowerPC 750一样,龙芯1E和龙芯1F也是源于比较成熟的技术,微结构为GS232,于2006年开始设计, GS232的IP授权在去年就出售了三百多万套,采用GS232的CPU龙芯也已经出售了数百万片。龙芯1E和龙芯1F的性能指标为200MIPS,虽然和美国RAD750依旧有差距,但在性能上已经强于西方愿意公开卖给中国的宇航级CPU了。更可贵的是,龙芯1E和龙芯1F的售价仅为几万元一片,而西方愿意出售给中国的宇航级芯片中,像性能为100MIPS的美国ATMELAT697要20万到30万一片,性能更好价格高达上百万元一片。
  

目前,龙芯1E已经实现对美国进口的ATMELAT697的替换,正在研发基于GS232e的下一代宇航级CPU,性能将到达400MIPS,该工作一旦完成,则能打破西方国家在高端宇航级芯片上的垄断。

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