США уступили Китаю в гонке космических чипов: на орбитальной станции «Тяньгун» тестируется более 100 процессоров одновременно

В китайском научном журнале Spacecraft Environment Engineering вышла статья, в которой сообщается о создании на борту орбитальной станции «Тяньгун» рекордного по масштабам стенда по тестированию чипов. На платформе одновременно проходят испытания свыше 100 процессоров космического назначения. Основная цель экспериментов — создать современную элементную базу чипов, устойчивых к космическому излучению.

Создание собственной орбитальной станции позволило Китаю ничем не ограничивать себя при разработке космических чипов гражданского и военного назначения. Проведение подобных работ на Международной космической станции, например, ограничено запретом на тестирование чипов военного назначения, а также сопряжено с фактическим досмотром грузов. Каждая из стран обязана максимально полно рассказать о том, что она отправляет на борт МКС. В таких условиях обеспечить секретность и разработку проектов с ограниченным допуском достаточно проблематично. По крайней мере, это нельзя провернуть в большом объёме.

Тестовый стенд для испытания полупроводников на станции «Тяньгун» располагает возможностью одновременно проверять в работе свыше 100 чипов. Именно в работе в процессе запуска и работы приложений, что невозможно переоценить. Чипы подвергаются воздействию жёсткой космической среды — холоду и вакууму, но главным испытанием для них становится воздействие высокоэнергетических космических частиц.

На Земле нетрудно воспроизвести вакуум, холод и радиацию. Всё это есть, и чипы военного назначения проходят испытания на таких стендах. Другое дело — частицы высоких энергий, которые невозможно воспроизвести ни на каком земном ускорителе. Они могут приходить один раз в несколько месяцев, и нужно особое терпение, чтобы оценить их воздействие на работающие микросхемы. Обширный стенд на китайской космической станции как раз позволяет рассчитывать на такой случай.

Наличие тестового стенда на станции позволяет Китаю создать реестр сертифицированной для работы в космосе элементной базы. Вместо того, чтобы отбирать производителей и тестировать уникальные разработки, была выбрана стратегия создания массовой пригодной для космоса полупроводниковой продукции, из которой потом можно будет выбирать нужное. Китай ожидает, что в космос будут запускаться всё больше и больше спутников и кораблей, и претендует на звание мирового производителя космической электроники. Если когда-то будет снят ремейк фильма «Армагеддон», российский космонавт Лев Андропов вместо фразы об электронике на борту, что «всё сделано на Тайване», теперь должен будет сказать «всё сделано в Китае».

Но есть ещё один аспект гонки за космическими чипами. США и NASA сильно отстали в техпроцессах и архитектурах. Космическим телескопом «Джеймс Уэбб», например, управляет процессор, произведённый с нормами 250 нм. Китайцы же испытывают в космосе чипы с нормами от 28 до 16 нм. Более 20 микросхем уже прошли испытания, если верить китайским источникам. Китай уже впереди государственного космоса США. Остаётся угроза со стороны частных компаний, в частности, массово современную электронику на орбиту запускает космическая компания Илона Маска. Есть подозрение, что она не рассчитана на длительную работу в космосе, но процесс идёт, и результат со временем будет улучшен.

В NASA тоже понимают, что необходимо развивать новое поколение космической электроники. Летом 2022 года агентство выбрало разработчика новой архитектуры процессоров для космоса. Им стала компания Microchip Technology из Аризоны. Позже пришло подтверждение, что за основу выбрана архитектура RISC-V и конкретно ядра компании SiFive. Это позволит в 100 раз увеличить производительность космических процессоров по сравнению с предыдущим поколением.