基于太空的闪存微芯片将闪存带到太空的利弊

设计电子产品已经足够具有挑战性，但在为太空设计电子产品时，挑战会更大。对辐射耐受性的要求往往限制了这些设计组件的选择，导致太空合格组件不如地面组件先进。

为了推动太空电子学的发展，Microchip宣布了一种用于太空应用的新的耐辐射闪存设备系列。

 

Microchip最新的用于太空应用的闪存设备。图像由Microchip提供

 

在这篇文章中，我们将了解闪存在太空设备中的地位，该技术面临的挑战，以及Microchip正在带来什么。

 

闪存的空间优势

最近在电子空间应用中流行的一种技术是闪存。

这项技术被认为对太空应用有益的原因是闪存是非易失性的。在太空应用的背景下，非易失性存储器可能是有益的，因为非易失存储器不需要备用电池来维持其状态。

在卫星或宇宙飞船这样的应用程序中，每克都很重要，所需的硬件越少越好。

 

闪存的高级应用程序图。图片由Caramia等人提供

 

与其他非易失性存储器不同，闪存具有作为高密度设备的额外优势。这意味着，通过在太空应用中使用闪存，设计者可以确保在小容量中具有高存储容量。

最后，与硬盘存储器相比，闪存的能效也高得多。同样，这一特性在空间中至关重要，因为电源可用性有限，设计师理想情况下希望给定设备使用尽可能小的电池。

 

闪存对空间的挑战

尽管闪存在太空应用中有许多优势，但它面临着一些严重的限制，阻碍了广泛采用。

闪存在太空中面临的重大挑战之一是其对辐射影响的固有敏感性。特别是，已知基于NAND的闪存特别容易受到单事件效应（SEE）和总电离剂量（TID）退化的影响，这会导致存储数据的损坏和丢失。

根据美国国家航空航天局的研究人员的说法，这可以归因于传统NAND闪存的结构，该闪存串联堆叠了许多晶体管，使其对总剂量辐射引起的栅极阈值偏移更敏感。

 

Samsung KM29N16000的示例NAND单元结构。图片由Nguyen等人提供

 

纠正这种情况的一种方法是让许多闪存设备使用诸如纠错码（ECC）算法之类的工具，该算法可以检测和纠正存储器错误。空间级闪存需要复杂的ECC，因此需要更大的面积和计算开销。一些人甚至认为，为了提高闪光灯对辐射的耐受性，有必要重新考虑设备架构。

 

Microchip的SuperFlash技术

最近，Microchip宣布，它已经扩展了耐辐射的商业现成设备系列，将其SuperFlash技术纳入其中。

新产品SST26LF064RT是一款耐辐射的串行四路I/O闪存设备，专为恶劣的太空应用而设计。该器件采用了一种新的专有分离栅单元架构，据说与传统的堆叠栅架构相比，可以提高性能、数据保留和可靠性。

 

SST26LF064RT的功能框图。图像由Microchip提供

 

新架构的一个重要结果是，SST26LF064RT可以承受50千拉德的总TID，以及<3.33E-14扰乱/比特日的单个事件扰乱率。加在一起，这些不耐受性的改进使该设备具有空间合格性。

根据数据表，该设备本身可以在80 MHz的最大频率下运行，同时可以承受多达10000个周期和20年的数据保留期。

Microchip声称，该设备是在近地轨道（LEO）等恶劣辐射环境中运行的系统的“理想选择”，在这些环境中，数字存储器的保护至关重要。

总而言之，这种新设备似乎是保持太空级技术进步的一个有用步骤。