在过去的三年里,计算结构和半导体技术领域发生了一场革命。多核处理在性能上提高了二到三个数量级。而且,目前电脑芯片制造业使用的人工半导体工艺在应对三大类太空辐射效应中的两类时,即总剂量效应(TID)和单粒子闭锁(SEL),显示出了高度的耐受性。第三种辐射效应(单粒子翻转,SEU)则可以利用“抗辐射加固设计”(RHBD)技术实现降低。利用相对低廉的成本和商业可用的半导体制造工艺、SEU减缓的RHBD电路,开发太空适用的耐辐射处理器芯片的能力,已经被业界广泛认可。目前正实施若干工作,以开发未来任务使用的新型太空适用计算机。
然而,这些工作并不能迎合NASA的独特需求,NASA需要极端的功率和可靠性方面的限制,但这些工作主要关注于相对良性的环境,没有考虑容错性、超长寿命、苛刻的功率和能量限制,或者深空任务场景。这些需求和机会为发展“真正改变游戏规则的技术”提供动力,服务于NASA的未来任务。这是任何其他途径都不能提供的。
在系统地阐述本研究时,界定了若干个关键问题,包括:
·何种范式改变了NASA驱动飞行计算的天基应用程序?
·这些应用程序对飞行计算有何需求?
·目前及近期成果是什么,能提供所需性能吗?
·哪种计算结构能对NASA投资提供最大回报?
·如何最有效地投资于有限资源,以开发所需技术?(中国航天系统科学与工程研究院 李金钊 许红英)