Tolérant aux rayonnements dans l’espace et doté d’une faible consommation, le FPGA PolarFire RT (Radiation-Tolerant) que lance Microchip est destiné à des applications embarquées au sein de systèmes spatiaux qui ont des besoins élevés en termes de débits de données à traiter.... Pour ce faire la société de semi-conducteurs a optimisé l’architecture du PolarFire pour respecter les exigences les plus strictes des charges utiles à haut débit des systèmes spatiaux, avec une consommation et une génération de chaleur les plus faibles possibles. Et ce en augmentant la capacité de traitement disponible au niveau du circuit programmable.
De plus en plus d’applications spatiales nécessitent en effet des performances de calcul élevées afin de pouvoir transmettre les informations déjà traitées plutôt que les données brutes, et ainsi utiliser de façon optimale une bande passante descendante forcément limitée.
Tirant parti des spécifications du FPGA RTG4 d'origine Microsemi et des retours d’expérience de ce composant utilisé dans plusieurs programmes spatiaux opérationnels, le PolarFire RT fournit des performances 50% supérieures grâce notamment à trois fois plus d’éléments logiques insérés dans la matrice du FPGA (à hauteur de 500 000 LE et 1 500 blocs DSP) et à une bande passante d’entrée plus élevée pour les blocs SerDes (sérialiseur-désérialiseur), à savoir 24 lignes à 10 Gbit/s. Le circuit fournit également six fois plus de mémoire SRam embarquée (33 Mbits) et supporte une exposition à une dose totale absorbée TID (Total Ionising Dose) supérieure à 100 kilorads, soit la valeur typique rencontrée dans la plupart des satellites en orbite terrestre ainsi que dans de nombreuses missions en espace lointain.
Parallèlement le PolarFire RT conserve une conception avec durcissement aux rayonnements en cas de perturbation par une particule isolée (SEU, Single Event Upsets) ainsi que l’immunité adéquate en cas de latchup par particule isolée (SEL, Single Event Latch-ups).
Le FPGA PolarFire RT affiche également une consommation réduite d’environ de moitié par rapport à des FPGA classiques grâce à la technologie de fabrication Sonos de Microchip sur des nœuds en 28 nm. Avec à la clé un design du système d’alimentation simplifiée qui minimise la dissipation de chaleur.
Coté certification, le PolarFire RT est en cours d’obtention de la qualification aux normes QML (Qualified Manufacturers List), y compris la qualification de classe V pour les applications hautement critiques. Une approche qui impose des tests complets, dont l’analyse de chaque lot de wafers et de chaque assemblage de boîtier.
Encapsulés dans un boîtier hermétique CCGA (Ceramic Column Grid Array) avec des condensateurs de découplage intégrés, le FPGA PolarFire RT (référencé RTPF500T) sera disponible et qualifié pour un déploiement en vol spatial en 2021. D’ores et déjà les utilisateurs peuvent commencer à développer leurs systèmes en utilisant la version commerciale du FPGA PolarFire MPF500T et la suite d’outils logiciels Libero de Microchip, qui prend en charge la technologie SEU si nécessaire. Les données de rayonnement disponibles incluent le dosage TID, le SEL, les perturbations de configuration et les perturbations sur bascules D non protégées (DFF) et la mémoire.
