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FPGA在空间领域应用的权衡之道

2025/2/7 18:18:00 来源:https://blog.csdn.net/mecache2009/article/details/145343440  浏览:    关键词:FPGA在空间领域应用的权衡之道

新官上任,干货较多。

去年10月30日,紫光国微在投资者关系活动中表示,对FPGA产品的国产化率以及未来价格压力趋势的答复是,除了个别品类外,FPGA领域已基本完成国产化替代。

价格竞争激烈,现有存量市场需求不足,导致产品价格成为重要竞争手段等。

价格是市场新进入者的唯一机会,FPGA行业自然也不例外。

当下火热的“智算概念”,如果说GPU在数据中心堆算力的方式有多风光,那么在追求性能之外,必须权衡SWaP-C综合指标的端侧,FPGA就有多擅长。

已成为空间产品的关键使能技术,独特价值无可替代。

过去三十多年,FPGA在航天领域的应用发展,大致经历了三个关键节点:

1993年-2004年,大胆设想,小心求证;

2008年-2018年,空间高性能计算平台;

进入到现在的异构计算,板卡级人工智能时代。

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Swift作为FPGA空间大拿级系统设计师,可靠性研究及实践方面的资深专家,曾先后任职于NASA推进器实验室(JPL)电子工程部门,是辐照效应工作组的主要成员。全程见证并亲身参与以上过程,是推动高性能FPGA(SRAM型FPGA)在空间应用的先行者、行动派旗手之一。

2007年加入赛灵思,2013年创立Swift工程公司(Swift Engineering and Radiation Servers),主要负责辐照测试联盟大型专用设备(XRTC)的运维,包括故障注入测试以及物理试验工作等具体事项。

回顾此篇“旧”文,具有管中窥豹的现实意义,为新进者提供了可供量化的历史坐标。

早在“勇气号”和“机遇号”成功登陆之际,两大火星车项目作为SRAM FPGA进入航天领域并打响名声的开山之作,远超设计预期。

本以为是巅峰,哪知才是序曲。

从当时项目甲方(NASA JPL)视角,如何看待FPGA在的空间应用前景。

在以稳健到近乎保守的空间应用市场,占据独特地位,并成为现代先进飞行器的关键使能技术(A key “enabling technology”)。

FPGA首次在空间领域应用,可溯源到1993年。航天工程人员最早关注的是Actel公司的高可靠器件,到1997年的火星探测器时,已成为探路者号(PathFinder)的主要组成单元。

从金属氧化物-氮化物-氧化物层(ONO) 反熔丝工艺,发展为一次性可编程(OTP)芯片;

而赛灵思SRAM FPGA,则是可以不受限的多次编程。

两家公司的芯片,都是成熟产线的产品,这能带来长期稳定的供货能力,以及随之伴生的“低”成本,是非常重要的选择考量因素。

1998年的Virtex旗舰芯片,在完成一系列严格测试后,已经展现出SRAM 型FPGA在空间场景的巨大应用潜力,特别适合更广泛的数据处理。

比如用于传感器数据采集,相机控制等等。

(Xilinx SRAM-based FPGAs)… “do appear suited to a broad range of other (non-critical) applications, such as sensor and camera controllers.”

尽管这些处理通常被认为是“非任务关键”,但只有更高的计算性能,才能大幅提升在轨处理能力。

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