Wafer di silicio levigato con incisi decine di circuiti integrati per missioni spaziali più performanti. È questo l’obiettivo del progetto Ultra Deep Submicron dell’Esa.
Questa iniziativa fa parte del più ampio programma “Sovranità dei componenti spaziali Eee (elettrici, elettronici ed elettromeccanici) per l’Europa”, introdotto nell’ambito dell’European Chips Act dell’Ue.
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Super prestazioni
Boris Glass, ingegnere microelettronico dell’Agenzia spaziale europea, è il responsabile tecnico di questa iniziativa per lo sviluppo di innovativi microprocessori più potenti e di ultima generazione.
“Per le missioni spaziali, così come per qualsiasi altro ambito, è la tecnologia di base che definisce le prestazioni e che si riduce alla microelettronica – spiega Glass -. Nella vita di tutti i giorni siamo abituati alla legge di Moore, secondo la quale i microprocessori raddoppiano la loro potenza ogni 18-24 mesi, mentre il loro prezzo diminuisce. Questo perché sulla stessa area di semiconduttore si possono collocare transistor sempre più miniaturizzati, fino a pochi nanometri, o milionesimi di millimetro”.
Esigenze spaziali
“Si tratta dei microprocessori generici presenti negli smartphone, nei computer e in altri dispositivi elettronici di consumo – continua Glass -. Ogni anno vengono prodotti miliardi di chip. Ma il settore spaziale ha esigenze specifiche, il che significa che spesso non possiamo semplicemente utilizzare quei chip così come sono, senza rielaborarli. E in termini commerciali siamo un mercato di nicchia, che richiede al massimo decine di migliaia di chip, piuttosto che molti milioni”.
Sempre più micro
L’attuale circuito integrato europeo Leon5 ottimizzato per lo Spazio ha nodi su scala di 65 nm. L’iniziativa Ultra Deep Submicron dell’Esa mira a una riduzione di quasi un ordine di grandezza, fino a 7 nm.
“Sebbene spesso si pensi che la tecnologia spaziale sia sempre all’avanguardia, non è proprio così quando si tratta di microelettronica. Siamo indietro di circa sette anni rispetto allo stato dell’arte – aggiunge Glass -. Questa nuova iniziativa è quindi essenziale se vogliamo trarre vantaggio dagli ultimi guadagni di prestazioni, per missioni future più potenti e agili e per un settore spaziale più competitivo – basato su un accesso sostenibile ai nuovi chip con un rapido time to market senza restrizioni di accesso”.
Raggi cosmici
La differenza più importante tra l’ambiente terrestre e quello spaziale sono le radiazioni cosmiche. Qualsiasi cosa posta in orbita è bombardata in modo casuale da particelle cariche, o raggi cosmici, che possono far saltare a caso i bit di memoria, noti come eventi a effetto singolo, o causare danni più duraturi, come cortocircuiti.
Tecnologia svedese
L’iniziativa Ultra Deep Submicron è guidata per l’Esa dall’azienda svedese Frontgrade Gaisler, attiva da quasi 25 anni nel campo della tecnologia dei microprocessori spaziali.
Spiega Sandi Habinc, direttore generale di Frontgrade Gaisler: “L’obiettivo iniziale del nostro consorzio è quello di creare librerie e nuclei di proprietà intellettuale resistenti alle radiazioni che serviranno come base per circuiti integrati altamente affidabili ed efficienti. Si tratta di un approccio dal basso verso l’alto, che parte dagli elementi fondamentali necessari per lo sviluppo di prodotti avanzati. Allo stesso tempo, stiamo definendo i requisiti di sistema, come le capacità di calcolo e i requisiti di interfacciamento, per definire i prodotti iniziali che nasceranno dall’iniziativa, come i microprocessori ad alte prestazioni”.
