科创中国

行业领域

新一代信息技术产业

需求背景

目前， 在航天遥感器的设计中， FPGA 被广泛地应用于主控系统 CPU 的功能扩展CCD 图像传感器驱动时序的产生以及高速数据采集。本文回顾了 FPGA 的发展， 分析了其主要结构，并对航天应用 FPGA 进行了综述。 指出了航天应用对FPGA 及其设计的要求， 重点分析了空间辐射效应对FPGA 可靠性的影响， 并总结了提高 FPGA 抗辐照的可靠性设计方法。 最后， 对航天应用 FPGA 的发展进行了展望。

需解决的主要技术难题

 (1) 减少对所需器件品种的需求， 有助于降低电路板的体积重量；

(2) 增加了电路板完成后再修改设计的灵活性；

(3) 设计修改灵活， 有助于缩短产品交付时间；

(4) 器件减少后， 焊点减少， 从而可提高可靠度。尤其值得一提的是， 在电路运行频率越来越高的情况下， 采用 FPGA 实现的复杂电路功能减小了板级电路上 PCB 布线不当带来的电磁干扰问题， 有助于保证电路性能。

期望实现的主要技术目标

FPGA 也 是 现 阶 段 航 天 专 用 集 成 电 路 （ASIC, Application specific integrated circuit） 的最佳实现途径。 使用商用现货 FPGA 设计微小卫星等航天器的星载电子系统， 可以降低成本。 利用 FPGA 内丰富的逻辑资源， 进行片内冗余容错设计， 是满足星载电子系统可靠性要求的一个好办法。目前， 随着对卫星技术的不断发展、 用户技术指标的不断提高以及市场竞争的日益激烈， 功能度集成和轻小型化已经成为星载电子设备的一个主流趋势。 采用小型化技术能够使星载电子设备体积减小、 重量减轻、 功耗降低， 提高航天器承载有效载荷的能力以及功效比。 采用高功能集成的小型化器件， 可以减小印制板的尺寸， 减少焊盘数量， 还有利于充分利用冗余技术提高系统的容错能力。 星载数字电路小型化的关键是器件选用， 包括嵌人式高集成度器件的选用，其中， 高密度可编程逻辑器件 FPGA 的选用是一个重要的实现方式。

处理进度