מעבד ליישומי חלל
אם אין אמריקאי, תקנו ישראלי. זה המוטו של חברת רמון צ'יפס ממגדל העמק המייצרת מעבדים חלליים כתשובה למגבלות של האמריקאיים
הגנה לישראל
| 19/05/2011
(תמונה: shutterstock.com)
תחום רכיבי החלל עובר כיום שינויים משמעותיים. הגבלות ייצוא רכיבים וטכנולוגיות מארה"ב גורם לחברות רבות להימנע משימוש ברכיבים אמריקאיים שהיוו כ-80% מהשוק העולמי לפני עשור. מאידך, תעשיית החלל האירופאית סובלת מחוסר ברכיבים המיוצרים מחוץ לארה"ב.
שוק רכיבי החלל קטן מאד והוא מאופיין במחירים גבוהים מאד אך בכמויות קטנות. מספר החברות הפועלות בתחום הוא מצומצם וחברת רמון צ'יפס היא אחת הבודדות בקרב החברות הלא אמריקאיות. החברה מתמחה בפיתוח רכיבים עבור לווינים והיא עומדת לסיים את בדיקות האמינות של מעבד חללי מהמתקדמים בעולם הנקרא GR712RC אשר תוכנן בשיתוף עם חברת Aeroflex Gaisler השבדית. המעבד פותח בטכנולוגית RadSafe™ הייחודית לחברת רמון צ'יפס ומאפשרת עמידות גבוהה בפני כל השפעות הקרינה הקוסמית באמצעות שימוש בטכנולוגית ייצור סטנדרטית. זאת בניגוד לטכנולוגיות קודמות בהן יוצרו הרכיבים בתהליכי ייצור וקווי ייצור מיוחדים.
בנוסף לדרישות לעמידות בפני קרינה קוסמית, נדרשת מהרכיבים אמינות גבוהה מאד. שיקולי האמינות יושמו בכל שלב משלבי הפיתוח החל מתכנון לוגי ופיזי, דרך מארז ייעודי והרמטי, הייצור והבדיקות, כולם עומדים בסטנדרטים המחמירים ביותר, על פי דרישות MIL-STD 883 עבור רכיבים חלליים. כל רכיב חללי עובר בדיקות מאמץ הכוללות טמפרטורות גבוהות (–55/+125oC), מספר רב של מחזורים תרמיים ועמידות במאמצים מכאניים קשים. רכיבים שהראו ירידת ביצועים נפסלו. בנוסף, כל חבילת ייצור נבדקת בבדיקות "זמן חיים" מלאות כדי להבטיח משך חיים ארוך בתנאי חלל. המעבד כולל שתי ליבות מסוג LEON3FT SPARC V8 , הוא פועל בתדר של לפחות 100 מה"ץ ובעל ביצועים של עד 300 DMIPS או 250 MFLOPS.
המעבד כולל ממשקים רבים השימושיים במערכות לווייניות כגון SpaceWire, CAN, SatCAN, UART, 1553B, Ethernet, SPI, I2C, GPIO ועוד. השבב שגודלו 12x12 מ"מ, כולל 108 זיכרונות SRAM בקיבולת כוללת של מעל 3Mbit ושתי יחידות All-digital DLL ליצירת שעונים מהירים. סך הכל יש ברכיב כ- 40 מיליון טרנזיסטורים והוא צורך כ- 1W בממוצע . בנוסף ליכולת העיבוד הגבוהה, ריבוי הממשקים מאפשר שימוש ברכיב גם בתור בקר במערכות רבות ולכן הוא חוסך רכיבים רבים ומקטין, מוזיל, מוריד הספק ומשפר את אמינות המערכות בהן הוא מותקן.
הדגמים הראשונים של המעבד נבדקו במכון למחקר גרעיני שורק והוכיחו עמידות גבוהה ביותר לקרינה עד לרמות של 300 קילו-ראד. בין היתר בוצעו בדיקות למדידת העמידות בפני Latchup ושגיאות רכות (Soft Errors) באמצעות חלקיקים כבדים במאיץ חלקיקים. הבדיקות הראו זמן פעולה צפוי של מספר שנים ללא שגיאות בתנאי הקרינה הקשים ביותר. שבבי המעבדים מיוצרים במפעל טאואר במגדל העמק בתהליך 0.18 מיקרון סטנדרטי. המארז ההרמטי, עשוי קרמיקה, מיוצר ביפן על פי הגדרת החברה לצורך עמידה בתנאי החלל. בדיקות הרכיבים מתבצעות בחברת Presto Engineering (לשעבר ITH) במגדל העמק בתהליך בדיקות קפדני במיוחד, כאשר כל רכיב עובר תהליך סינון הכולל Burn-in, מחזורים תרמיים ובדיקות בתאוצה גבוהה.
רמון צ'יפס עוסקת רק בתכנון, ייצור והכשרת שבבים המיועדים לחלל. החברה הוקמה בשנת 2004 על ידי שלושה שותפים – פרופ' רן גינוסר, דב אלון וטוביה לירן והיא קרויה על שמו של סא"ל אילן רמון ז"ל. כל מרכיבי הידע והטכנולוגיה פותחו בישראל באופן עצמאי ואינם נתונים לפיקוח אמריקאי. בימים אלו מתכננת רמון צ'יפס שבבים לתקשורת טורית מהירה וכן מחשב על מקבילי לשימוש בחלל שיאפשר חישובים ועיבודי אות בעוצמה גבוהה בהרבה ממה שניתן כיום לבצע בלוויינים. מחשבי על אלו יאפשרו בעשור הקרוב תכנון ובנייה של לוויינים דיגיטלים מתקדמים.
הכותב הוא CTO בחברת Ramon Chips
הכתבה פורסמה בגיליון מספר 2 של מגזין 'ישראל דיפנס טק'
תחום רכיבי החלל עובר כיום שינויים משמעותיים. הגבלות ייצוא רכיבים וטכנולוגיות מארה"ב גורם לחברות רבות להימנע משימוש ברכיבים אמריקאיים שהיוו כ-80% מהשוק העולמי לפני עשור. מאידך, תעשיית החלל האירופאית סובלת מחוסר ברכיבים המיוצרים מחוץ לארה"ב.
שוק רכיבי החלל קטן מאד והוא מאופיין במחירים גבוהים מאד אך בכמויות קטנות. מספר החברות הפועלות בתחום הוא מצומצם וחברת רמון צ'יפס היא אחת הבודדות בקרב החברות הלא אמריקאיות. החברה מתמחה בפיתוח רכיבים עבור לווינים והיא עומדת לסיים את בדיקות האמינות של מעבד חללי מהמתקדמים בעולם הנקרא GR712RC אשר תוכנן בשיתוף עם חברת Aeroflex Gaisler השבדית. המעבד פותח בטכנולוגית RadSafe™ הייחודית לחברת רמון צ'יפס ומאפשרת עמידות גבוהה בפני כל השפעות הקרינה הקוסמית באמצעות שימוש בטכנולוגית ייצור סטנדרטית. זאת בניגוד לטכנולוגיות קודמות בהן יוצרו הרכיבים בתהליכי ייצור וקווי ייצור מיוחדים.
בנוסף לדרישות לעמידות בפני קרינה קוסמית, נדרשת מהרכיבים אמינות גבוהה מאד. שיקולי האמינות יושמו בכל שלב משלבי הפיתוח החל מתכנון לוגי ופיזי, דרך מארז ייעודי והרמטי, הייצור והבדיקות, כולם עומדים בסטנדרטים המחמירים ביותר, על פי דרישות MIL-STD 883 עבור רכיבים חלליים. כל רכיב חללי עובר בדיקות מאמץ הכוללות טמפרטורות גבוהות (–55/+125oC), מספר רב של מחזורים תרמיים ועמידות במאמצים מכאניים קשים. רכיבים שהראו ירידת ביצועים נפסלו. בנוסף, כל חבילת ייצור נבדקת בבדיקות "זמן חיים" מלאות כדי להבטיח משך חיים ארוך בתנאי חלל. המעבד כולל שתי ליבות מסוג LEON3FT SPARC V8 , הוא פועל בתדר של לפחות 100 מה"ץ ובעל ביצועים של עד 300 DMIPS או 250 MFLOPS.
המעבד כולל ממשקים רבים השימושיים במערכות לווייניות כגון SpaceWire, CAN, SatCAN, UART, 1553B, Ethernet, SPI, I2C, GPIO ועוד. השבב שגודלו 12x12 מ"מ, כולל 108 זיכרונות SRAM בקיבולת כוללת של מעל 3Mbit ושתי יחידות All-digital DLL ליצירת שעונים מהירים. סך הכל יש ברכיב כ- 40 מיליון טרנזיסטורים והוא צורך כ- 1W בממוצע . בנוסף ליכולת העיבוד הגבוהה, ריבוי הממשקים מאפשר שימוש ברכיב גם בתור בקר במערכות רבות ולכן הוא חוסך רכיבים רבים ומקטין, מוזיל, מוריד הספק ומשפר את אמינות המערכות בהן הוא מותקן.
הדגמים הראשונים של המעבד נבדקו במכון למחקר גרעיני שורק והוכיחו עמידות גבוהה ביותר לקרינה עד לרמות של 300 קילו-ראד. בין היתר בוצעו בדיקות למדידת העמידות בפני Latchup ושגיאות רכות (Soft Errors) באמצעות חלקיקים כבדים במאיץ חלקיקים. הבדיקות הראו זמן פעולה צפוי של מספר שנים ללא שגיאות בתנאי הקרינה הקשים ביותר. שבבי המעבדים מיוצרים במפעל טאואר במגדל העמק בתהליך 0.18 מיקרון סטנדרטי. המארז ההרמטי, עשוי קרמיקה, מיוצר ביפן על פי הגדרת החברה לצורך עמידה בתנאי החלל. בדיקות הרכיבים מתבצעות בחברת Presto Engineering (לשעבר ITH) במגדל העמק בתהליך בדיקות קפדני במיוחד, כאשר כל רכיב עובר תהליך סינון הכולל Burn-in, מחזורים תרמיים ובדיקות בתאוצה גבוהה.
רמון צ'יפס עוסקת רק בתכנון, ייצור והכשרת שבבים המיועדים לחלל. החברה הוקמה בשנת 2004 על ידי שלושה שותפים – פרופ' רן גינוסר, דב אלון וטוביה לירן והיא קרויה על שמו של סא"ל אילן רמון ז"ל. כל מרכיבי הידע והטכנולוגיה פותחו בישראל באופן עצמאי ואינם נתונים לפיקוח אמריקאי. בימים אלו מתכננת רמון צ'יפס שבבים לתקשורת טורית מהירה וכן מחשב על מקבילי לשימוש בחלל שיאפשר חישובים ועיבודי אות בעוצמה גבוהה בהרבה ממה שניתן כיום לבצע בלוויינים. מחשבי על אלו יאפשרו בעשור הקרוב תכנון ובנייה של לוויינים דיגיטלים מתקדמים.
הכותב הוא CTO בחברת Ramon Chips
הכתבה פורסמה בגיליון מספר 2 של מגזין 'ישראל דיפנס טק'
