證券時報網
孫憲超
2025-02-05 18:14
今年8月，被稱為中國版“星鏈”的“千帆星座”首批衛星組網發射儀式舉行，我國商業航天產業鏈邁過“從0到1”的技術驗證階段，正轉入商業驗證的發展快車道。
然而，如何實現衛星的低成本批量化生產，是我國商業航天當前面臨的一大難題和主要瓶頸。在衛星當中，星載芯片是一個無處不在的重要零部件。據了解，芯片可以分為消費級、工業級、軍工級和宇航級，其中，宇航級的穩定性可靠性極強，造價不菲，北斗衛星上的航天芯片價格甚至達到900萬元。顯然，對于追求“性價比”的商業航天而言，怎樣在保證性能的基礎上將星載芯片的成本打下來，直接關系著成本能否有效降下來。
成立于2004年的國科環宇，一直專注于航天關鍵電子系統的研發應用，是我國載人航天、北斗衛星導航系統等重大項目的供應商。面對商業航天的機遇，國科環宇在國內率先推出了一系列價格在百元級別的商業航天專用芯片。這是如何做到的？作為上游公司，怎樣更好地助力產業鏈整體降本增效？圍繞這些問題，國科環宇董事長張善從近日接受了證券時報記者的專訪。
證券時報記者：作為為衛星提供星載芯片的供應商，可否介紹一下星載芯片在衛星中的重要性和主要作用？
張善從：星載芯片是衛星的基礎零部件，在各分系統中，幾乎無處不在，是衛星安全性和可靠性的核心節點。星載芯片需要在太空輻射和真空環境中工作，與地面電子器件相比，面臨更嚴酷的挑戰，包括宇宙射線、高能粒子和極端溫差的影響。
證券時報記者：傳統宇航級的星載芯片和商業衛星的星載芯片，有什么不同？
張善從：傳統的宇航專用抗輻照芯片由于可靠性要求高、批量小，導致價格十分昂貴，難以滿足商業航天的經濟性要求。
國科環宇將航天芯片抗輻照工藝和方法與高安全等級車規芯片要求相結合，通過跨行業融合應用實現了低成本的星載芯片，在國內率先推出了一系列價格在百元級別的商業航天專用芯片。在芯片領域，我們的定位是對標美國的TI公司，面向包括商業航天在內的安全關鍵領域，為用戶提供大規模量產的低成本芯片產品。目前，我們已經推出了具有豐富IO資源的抗輻照RISC-V MCU芯片，還有可以原位替換的商業航天專用4644電源芯片、1042接口芯片，可以滿足大部分衛星電子設備應用需求。
證券時報記者：公司研制的星載芯片，主要攻克了什么核心技術，克服了哪些挑戰？
張善從：我們在國內率先提出了通用抗單粒子效應的版圖加固方法，既能夠解決星載芯片的太空粒子輻射問題，同時能夠有效地降低芯片加固帶來的面積功耗成本，且適合于多種通用工藝線進行量產，達到控制成本的目的。
在通用抗單粒子加固技術的研發過程中，我們面臨了多項挑戰。國內現有的宇航級芯片大多采用傳統加固方法，這些方法在增加面積冗余的同時，也帶來了成本和功耗的增加，對芯片性能產生了影響。此外，依賴于特定工藝產線的方法往往難以滿足產量需求，且成品良率控制存在挑戰。為了解決這些問題，我們與多家科研機構進行了廣泛的技術交流和探討。在前期，我們基于多種商用工藝進行了多項試驗。盡管過程中遇到了不少失敗，但這些經驗為我們最終實現技術突破提供了寶貴的數據和見解。我們通過優化設計，減少了面積冗余，從而降低了成本和功耗。同時，我們也在提高成品良率方面做了大量工作，以確保產量和質量都能滿足需求。芯片級技術突破是一個長期且復雜的過程，它需要耐心地投入，過程中也需要對失敗的包容。
證券時報記者：我國衛星產業鏈在星載芯片這一環節發展的成熟度如何？還存在什么比較突出的短板與掣肘？
張善從：我國衛星產業鏈在星載芯片這一環節經歷了顯著的變化和發展。早期，國內的星載芯片主要依賴進口，技術上受制于人，成本也相對較高。但隨著國家對航天事業的重視和技術投入的增加，國內企業開始自主研發星載芯片，逐步實現了從無到有、從弱到強的轉變。目前，我國在星載芯片產業已經比較成熟，傳統型號任務的星載芯片已基本實現國產化。面對商業航天蓬勃發展的機遇，當前最大的短板在于價格水平太高，另外部分關鍵的芯片IP還長期依賴國外的廠商。我們一方面通過與車規芯片的融合降低成本，另一方面攻關了雙核鎖步RISC-V內核、單周期回滾EDAC等技術，實現了底層核心IP的全自主研發。
證券時報記者：國外的商業航天頭部公司SpaceX在自身發展的同時，也主導構建了一條完整可控的產業鏈。我國要形成更堅韌、高效、安全的產業鏈體系，還需要在什么方面重點突圍？
張善從：SpaceX的成功一方面是基于其自身快速迭代的系統工程能力，同時也離不開美國強大的元器件、原材料產業鏈體系。目前我國商業航天領域已經涌現了一大批對標SpaceX的星箭總體企業，但由于缺少底層產業鏈體系支撐，大部分只是模仿了表象。建議產業界和投資界更加耐心，關注底層基礎創新，例如火箭發動機的難熔合金材料、衛星電子系統的抗輻照芯片等一些需要長期坐冷板凳的硬核研發，構建具有核心競爭力的產業鏈。
校對：王朝全
