Se arkivet med udgivelser af Aktuel Elektronik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her
KOMPONENTER/HI-REL Kstoråmlimnegrsctoiellelreante komponenter Rumindustrien har gennemgået fundamentale ændringer i løbet af de seneste år. Over de kommende år vil private selskaber sende i tusindvis af satellitter op i rummet med forventede levetider på fem år med henblik på at skabe næste generation af netværkskommunikation. Det er noget helt andet end fortidens geostationære GPS- og globale kommunikationssatellitter eller rumforskningssonder med længere levetid – og derfor skal der også bruges billigere, strålingstolerante komponenter Af Eli Kawam, teknisk marketingchef for Aerospace & Defense Group, Microchip Technology Behovet for store satellitkon- stellationer er krævende for de komponenter, der skal op- fylde målene for pålidelighed og langsigtet forsyning med priser svarende til kommer- cielle produkter. Kvalificering af produkter til rummet behø- ver tests på alle trin fra wafer niveau og die til de endelige kapslede komponenter. En fuld QML-kvalificeringsproces kræver hundredvis af tests over store temperaturområ- der med detaljerede rappor- ter og fuld sporbarhed. En så- dan proces kan koste millioner af dollars til et marked, der kun vil købe nogle få tusinde kom- ponenter årligt. De højt spe- cialiserede processer egner sig derfor kun til deep space- applikationer og missioner til andre planeter. Det er meget forskelligt fra de såkaldte COTS-produkter (Commercial Off-the-Shelf), der med senere space-op- graderinger kan tilføjes i det endelige design på det tids- punkt, hvor et givent space design skal sættes i produk- tion. Deep space-komponen- ter svarer lidt til automotivt kvalificerede komponenter med et udvidet temperatur- område, men ikke mange tå- ler de temperaturer i rummet, som spænder mellem -55 og +125°C. Det største problem ved brug af COTS-komponen- ter er dog ikke desto mindre ydelsen under påvirkning af strålingen i rummet. Strålin- gen er ofte ukendt eller svag, men kan også føre til destruk- tive events, som ville være ka- tastrofale for missionen. Microchip har ret unikt COTS- produkter med en strålingsto- lerant udbygning, så en række produkter begynder som COTS-klassificerede, men kan siden opgraderes til rumkvali- ficerede versioner i plast- eller keramiske huse med styrket strålingshærdning. Det er en tids- og priseffektiv metode, som er en god hjælp til desig- nere af rumapplikationer. Ud over et øget temperatur- område skal systemer til brug i rummet også beskyttes mod fejl, som skyldes stråling, de såkaldte SEU (Single Event Up- sets – eller latch-up errors). De førende rumdesigns er bygget med strålingstolerante pro- cesser og med komponenter, der har en indbygget redun- dans for at sikre den højeste grad af pålidelighed. Kompo- nenter med såkaldt Radiation Hardened By Design (RHBD) arkitektur bruger en kreds- løbsredundans og strålingsto- lerante elementer for at sikre ydelsen i rummet i mange år fremover. Selv om fokus er på den høje pålidelighed og strålingsydel- se for missioner af længere varighed, så er Microchip klar over, at den tilgang ikke er påkrævet i større volumener i designs som Low Earth Orbit (LEO) satellitter og Cube-Sats. En reduktion af designet og tests til et niveau, der passer til applikationen, kan godt give den pålidelighed og beskyt- telse mod SEU, som matcher apparatet og giver adgang til et større udvalg af komponen- ter. Komponenter kan kvali- ficeres til et sub-QML-niveau som i den nye QML Series 300 afhængigt af applikationens krav, pris og tidspres. Konstruktion af kommer- cielle komponenter med en strålingstolerant proces med sub-QML-kvalificering og et strålingstolerant plasthus kan godt levere det fornødne niveau af pålidelighed i et projekt til en mere attraktiv pris og med et større udbud af komponenter til rådighed. Med en COTS-to-radiation- tolerant proces letter man sin designcyklus og rammer bedre målene for et givent de- signprogram. Ethernet-transceivere i rummet Ethernet-kommunikations- protokollen bliver stadig mere udbredt i rumfartøjer, hvilket letter fortrådning og højere datarater samt kompatibilitet mellem satellitter og andre rumfartøjer. Med flere Ether- net-applikationer i rummet øges også behovet for strå- lingstolerante komponenter. VSC8541RT er markedets før- ste rumkvalificerede Ethernet- transceiver med et strålingsto- lerant design baseret på en COTS-løsning. VSC8541RT har en pålidelig ydelse i applikationer, der spænder fra opsendelsesfar- tøjer til satellitkonstellationer og rumstationer. Microchips COTS-baserede strålingstolerante komponen- ter tåler forhøjede strålingsni- veauer. Microchip fremstiller disse komponenter med et yderst pålideligt kvalitetsflow samt et valg mellem plast- og keramikhuse med det samme pin-out som tilsvarende in- dustrielle komponenttyper. På den måde kan designere påbegynde implementering med COTS-komponenter, før de overgår til rumkvalificere- de komponenter, hvilket i høj grad reducerer udviklingsti- den – og prisen. VSC8541RT-transceiveren er en enkeltports Gigabit Ether- net kobber-PHY med GMII-, RGMII-, MII- og RMII-inter- faces. Strålingsydelsen er ve- rificeret og dokumenteret i en detaljeret rapport. VSC8541RT er latch-up immun op til LETeff = 78 MeV-cm 2 / mg ved 125°C. TID er testet op til 100krad. Ved at bruge den samme strålingstolerante die og kapsling kan man få VSC8540RT-transceiveren, der har en (begrænset) 100Mbps bitrate i enten plast- eller ke- ramisk kvalificerede versioner. De strålingstolerante Ether- net-transceivere har en in- tegreret sideterminering, der sparer plads på printet og mindsker støjen med en bedre systemydelse. Desuden eliminerer en integreret RGMII timing-kompensering beho- vet for on-board delay-linjer. Microchips EcoEthernet v2.0-teknologi supporterer IEEE 802.3az Energy-Efficient Ethernet (EEE) og har energi- besparende funktioner base- ret på en link-status og kabel- længde, ligesom VSC8541RT optimerer forbruget for alle link-styrede hastigheder. En Wake-on-LAN (WoL) power management-mekanisme kan bringe PHY ud i en low-power status med brug af såkaldte dedikerede ”masiske” pakker. Fast link failure (FLF) indika- tion i åbne netværk identifi- cerer en link-fejl, når den op- træder på mindre end ét milli- sekund, hvilket er langt bedre end specifikationerne i IEEE 802.3-standardkravene om 750ms ±10ms (link master). Potentielle link-fejl events kan moniteres mere fleksibelt med brug af en forbedret FLF2 state machine, der går ud over FLF-indikationen ved at mu- liggøre signalering af det link, der er ved at gå ned, inden for 10µs. Komponenten inkluderer recovered-clock output for Synchronous Ethernet appli- kationer samt en program- mérbar clock squelch-kontrol for at forhindre uønskede clocks i at udbredes og for at forhindre timing-loops. Ring- Resiliency tillader en PHY- port at skifte mellem master og slave timing-referencer uden link-drop i 1000BASE-T- tilstand. Mikrocontrollere i rummet Ved at anvende den samme COTS-to-radiation-tolerante opgraderingsproces kan Microchip tilbyde en række mikrocontroller-løsninger lige fra 8-bit AVR til 32-bit Arm til support af rumap- plikationer. De strålingsto- lerante SAMV71Q21RT Arm Cortex-M7- og SAM3X8ERT Arm Cortex-M3-controllere leverer høje tal for Dhrystone MIPS (DMIPS) med support af et bredt udsnit af kommuni- kations-interfaces inklusive Ethernet og CAN FD. Arm Cortex-M7 SoC-arkitektu- ren er udbredt inden for auto- motive applikationer med SAMV71Q21. SAMV71Q21RT er allerede tilgængelig til rumfor- mål med den latch-up immu- ne og 30krad TID-strålingsto- lerante version, og Microchip leverer med Arm Cortex-M7 en unik skalérbar løsning til rummarkedet. Ved at opgra- dere sine oprindelige COTS- designs til et strålingshærdet niveau med et specifikt design har denne SoC-arkitektur nået et niveau af robusthed, der ef- fektivt eliminerer Single Event Effects (SEE) som Single Effect Functional Interrupt (SEFI) el- ler Single Bit Upsets/Multiple Bit Upsets (SBU/MBU). SAMRH71 er den første Arm Cortex M7-baserede stråling- stolerante mikroprocessor på markedet. Den tilbyder desig- nerne enkeltheden i single- kerne processorer og ydelsen fra en avanceret arkitektur. Integration af D/A-konvertere og A/D-konvertere sammen med den effektive proces- sorkerne er et nøglekrav, når man skal håndtere de stadigt stigende krav i rumapplikatio- ner. De strålingshærdede kom- ponenter bruger en standard Arm Cortex-M7-arkitektur og den samme periferi som automotive og industrielle processorer. Det gør det mu- ligt for designere at bruge COTS-komponenter under systemudviklingen med plan- lægning af en optimering med standardsoftware og hardwa- reværktøjer fra forbrugermar- kedet, før designet senere bliver baseret på strålingstole- rante komponenter. SAMRH71 giver en kombina- tion af rumkonnektivitet sam- men med en højtydende arki- tektur og mere end 200DMIPS. Chippen er designet til høj- niveau strålingsydelse, eks- treme temperaturer og høj pålidelighed med SpaceWire, MIL-STD-1553, CAN FD samt Ethernet med IEEE 1588 Ge- neralized Precision Time Pro- tocol (gPTP) interfaces. Kom- ponenten er fuldt kompatibel med MIL-standard Class V- og Q-højpålidelighedsniveauer- ne, så systemer kan opfylde de strengeste kompatibili- tetskrav. SAMRH707-controlleren giver analoge funktioner over i en >100DMIPS-processor med DSP-egenskaber kombineret med rumkonnektivitets-inter- faces samlet i et lille footprint designet til højniveau strå- lingsydelse, ekstreme tempe- raturer og høj pålidelighed. SAMRH707 gør et højt inte- grationsniveau muligt med sine embeddede SRAM- og flash-memories og kommu- nikations-interfaces med høj båndbredde som SpaceWire, MIL-STD-1553 og CAN FD for- uden analoge funktioner som 12-bit A/D- og D/A-konverte- re. For at lette systemdesignpro- cessen kan designere bruge SAMRH71F20-EK og SAM- RH707F18-EK evaluerings- boards. Microchips komplette økosystem supporterer SAM- RH707- og SAMRH71-rumpro- cessorer og inkluderer MPLAB Harmony-værktøjs-suiten samt tredjeparts software- services til rumapplikationer. Begge Microchip-kompo- nenter er supporteret af virk- somhedens IDE (Integrated Development Environment) for udvikling, debugging og softwarebiblioteker. SAMRH71 i sin keramiske kapsling anvender CQFP256 og leveres i volumenkvanta med QMLQ- (SAMRH71F20C- 7GB-MQ) og QMLV- (SAMRH- 71F20C-7GB-SV) ækvivalente kvalificeringer. SAMRH707 i sit keramiske CQFP164-hus er også tilgængelig. Til applika- tioner som kræver store vo- lumener og prisoptimerede strukturer er både SAMRH71 og SAMRH707 tilgængelige til printdesign eller til evaluering i en BGA-plastkapsling. Med de nævnte automotivt og industrielt kvalificerede MCU’er og transceivere op- graderet til strålingsfølsom- me rumapplikationer kan designere starte implemen- tering af rumdesigns med COTS-komponenter, før de går over til rumkvalificerede komponenter, hvilket i høj grad sparer udviklingstid og -omkostninger. 26 nr. 12 | december 2023 Adaptors, Power Converters, PCB Mount, Modular, UPS, LED Drivers m.m.
Vi ønsker jer alle en Glædelig jul! Danmarks største elektronikmesse vender tilbage! Er du klar til at udstille på Elektronikmessen 2.0? Gå ikke glip af tre dage spækket med hands-on produkter, spændende nyheder, interessante konferencer, netværk og ikke mindst – de helt rigtige gæster. Her udbygger vi temaområderne fra seneste messe, så du kan blive en del af: Design Test Startups Udvikling Produktion Underleverandører Bliv inspireret, vis din virksomhed frem og mød hele branchen, når vi samles under ét tag midt i landet. Der er ingen grund til at vente – book landets bedste udstillingsvindue allerede nu! Book din stand i dag! Kontakt Susanne Tjørnehøj Jensen: +45 2937 4549 / stj@occ.dk 3.–5. SEPTEMBER 2024 elektronikmesse.dk 258x360mm-E24-Aktuel-Elektronik-12-12-2023-v3.indd 1 16-11-2023 10:51:15