Выживет даже в ядерном аду (или при +125°C): новый датчик для спутников работает, пока всё вокруг фонит

Американская компания Micross начала коммерческие поставки нового датчика ядерного воздействия, который предназначен для защиты критически важной электроники при радиационных инцидентах. Устройство получило название Standard-Performance Nuclear Event Detector, сокращенно NED. Разработчики предлагают его как замену устаревшим схемам обнаружения, которые до сих пор стоят во многих оборонных и космических системах.

Прибор рассчитан на технику, где отказ недопустим даже на очень короткое время. Речь идет о самолетах, беспилотных летательных аппаратах, военных спутниках, ракетных установках и наземных машинах, работающих в зоне сильного излучения. По данным производителя, новый модуль точнее фиксирует резкий рост дозы, быстрее выдает сигнал тревоги и при этом требует меньше энергии. Плюс он занимает меньше места на плате и упрощает компоновку узлов.

Инженеры отказались от классической схемы, которая десятилетиями применялась в подобных сенсорах. Раньше такие решения опирались на внешние линейные драйверы, размещенные вне кристалла. В новой версии дифференциальные драйверы и приемники встроены прямо в микросхему. За счет этого исчезает часть внешней обвязки, снижается потребность в экранировании и уменьшается задержка прохождения сигнала. В компании указывают, что дополнительная периферия в старых вариантах могла увеличивать время реакции почти в 2 раза.

По заявленным характеристикам чувствительность к мощности дозы у нового датчика превышает показатели традиционных конструкций более чем вдвое. При сильном облучении время отклика сокращается более чем на 50%. В режиме высокой перегрузки по входному уровню устройство укладывается в диапазон от 3 до 5 наносекунд. Такой результат обеспечили собственная PIN-диода и специализированная интегральная схема. PIN-диоды применяются в радиационных и оптических сенсорах как быстрые чувствительные элементы и подходят для регистрации очень коротких импульсов. В сочетании с новой схемотехникой они позволяют раньше зафиксировать мгновенную дозу и быстрее запустить защиту на уровне всей аппаратуры.

Выпуск микросхем организован в США. За производство заказной ASIC отвечает фабрика Jazz Semiconductor Trusted Foundry, дочерняя структура Tower Semiconductor. Площадка имеет статус доверенного поставщика Министерства обороны США категории 1B. Такой уровень означает контролируемое производство и проверенную цепочку поставок для военных заказов. Предприятие специализируется на контрактном выпуске специализированных чипов для оборонных и аэрокосмических проектов.

Новый NED задуман как готовый коммерческий компонент, который можно ставить в аппаратуру без длительной индивидуальной разработки. Такой формат обычно называют COTS, то есть серийное изделие общего назначения. По замыслу Micross, подрядчики смогут добавить узел обнаружения ядерного события в свои системы без многолетнего цикла проектирования. До конца года компания планирует выпустить версии с расширенным температурным диапазоном и исполнение по стандарту надежности MIL-PRF-38534 Class H, который применяют к гибридным микросборкам для военной техники.

Производитель заявляет устойчивость к суммарной накопленной дозе до 1 миллиона рад. Работоспособность сохраняется при скоростях облучения на уровне миллиардов рад в секунду. Также заявлена стойкость к интенсивному нейтронному потоку. Температурный диапазон работы лежит от минус 67 до плюс 257 градусов по Фаренгейту. Корпус выполнен в компактном 44-контактном варианте для поверхностного монтажа. Дифференциальная передача сигнала повышает помехоустойчивость и одновременно снижает энергопотребление.

Сейчас датчики доступны ограниченными партиями. Полный серийный выпуск ожидается позже в этом году. Компания также готова менять чувствительность, скорость отклика и тип корпуса под требования конкретных задач и платформ.