作為中國空間站上實現關鍵功能的最小個體,宇航芯片等電子元器件對任務的成敗意義重大,相當于航天器的“細胞”甚至“心臟”。
近年來,在航天科技集團五院宇航物資保障事業部(以下簡稱五院物資部)和眾多國內生產廠商的攜手努力下,一大批國產宇航高端芯片應運而生,元器件質量、可靠性穩步提高,開啟了“中國芯”的飛天之路。
創新體系,成就“先天優異”
出色的設計,僅僅是宇航芯片誕生的開端,如何確保每一批次、每一只“中國芯”都是勝任航天任務的高質量產品呢?在研制生產的初期,設計、工藝成熟度不高,離航天型號穩定應用需求存在很大差距,又如何彌補呢?
五院研制人員充分研究了國產新研元器件的產品特點和質量形勢,運用全面質量控制理論和系統工程理論,創建了宇航元器件過程控制體系(PCS)。該體系關注國產宇航芯片的生產全過程,通過統一的體系化工作,對質量特性全要素管控,助力廠商提高國產宇航芯片的固有質量,制造出一批批優質的“中國芯”。
千錘百煉,方為“天之驕子”
盡管宇航芯片個個“先天優異”,但考慮到它們的工作環境極為苛刻,數量眾多的芯片在生產制造后,并不會直接在航天型號上裝機使用,而是被送到具備專業宇航檢測和試驗條件的地點開展嚴格而全面的檢查。
物資部元器件工程試驗中心主任王征介紹:“經過加固設計,在一流的工藝線上生產的宇航芯片,已經是國產芯片的翹楚,但每個批次中,仍要隨機抽取若干個進行破壞性物理分析(DPA)。”
DPA的流程包括外部目檢、X射線檢查、粒子碰撞噪聲檢測(PIND試驗)……接受“初篩”的宇航芯片要經過多道檢驗,確保自身在設計、結構、材料、制造質量等方面滿足嚴酷的宇航應用要求。可以說,同批次擁有相同“基因”的芯片樣品在經過DPA試驗后,很大程度上把好了質量的第一關。
此外,面對種類繁多的宇航芯片,為確保測試有效性,五院測試開發專業團隊針對不同型號需求,量身定制了各類測試程序。在每年完成的200余項新型、復雜器件的測試程序開發中,接近一半為復雜大規模器件的測試程序,有力保證了測試覆蓋芯片內部所有的資源及應用工況,做到既不漏檢芯片功能,也不損壞芯片結構。
只有順利通過全部試驗項目的芯片,才能稱得上是宇航芯片,這仿佛是“中國芯”的成人禮。
指南配套,實現“最優性能”
經過層層篩選與考核,“中國芯”帶著“合格證”,來到了飛天之路的起點。在裝配現場,我們依然能看到五院研制人員忙碌的身影,他們根據前期試驗情況編制了一套芯片應用指南,包含芯片特性曲線、電應力、溫度應力、典型應用指導等內容,用以指導用戶使用,以便發揮出芯片的最優性能。
如今,無數寄托著航天人信心與期盼的“中國芯”逐夢太空、遨游星辰,在茫茫宇宙中貢獻著自己的航天力量,成為我國航天科技自立自強的真實寫照。在它們小小的身軀里,有著大大的中國夢、航天夢。