摘要： 隨著商業(yè)航天技術(shù)的飛速發(fā)展，衛(wèi)星系統(tǒng)的性能要求日益提升。角度編碼器作為衛(wèi)星姿態(tài)控制和測(cè)量的關(guān)鍵組件，其精度和可靠性直接受到芯片性能的影響。本文系統(tǒng)分析了國科安芯推出的ASM1042S型CANFD通信接口芯片、ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器以及AS32S601型32位RISC-VMCU在商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的適配性。從芯片的抗輻照性能、功能特性、可靠性驗(yàn)證以及應(yīng)用場(chǎng)景等多個(gè)維度進(jìn)行探討，并結(jié)合現(xiàn)有研究成果，評(píng)估其在商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域的適用性與前景。

一、引言

角度編碼器作為衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量與控制的核心組件，其精度和可靠性對(duì)于衛(wèi)星的指向精度、數(shù)據(jù)獲取以及任務(wù)執(zhí)行具有至關(guān)重要的作用。商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)展對(duì)角度編碼器提出了更高的要求，尤其是在高精度測(cè)量、抗輻照能力、低功耗設(shè)計(jì)以及高可靠性等方面。芯片作為角度編碼器的關(guān)鍵組成部分，其性能直接決定了編碼器的總體性能表現(xiàn)。

本文旨在通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的綜合分析，探討當(dāng)前芯片技術(shù)在商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的適配性。重點(diǎn)研究廈門國科安芯科技有限公司的ASM1042S型CANFD通信接口芯片、ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器以及AS32S601型32位RISC-VMCU的技術(shù)特性，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，評(píng)估其在商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的適用性與潛力。

二、商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目芯片需求分析

（一）高精度測(cè)量需求

商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器需要具備高分辨率和高精度的測(cè)量能力，以滿足對(duì)地觀測(cè)、通信指向等任務(wù)的精確要求。芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度、信號(hào)處理能力以及數(shù)據(jù)傳輸速率等特性直接影響編碼器的測(cè)量精度。

（二）抗輻照能力要求

空間環(huán)境中的高能粒子輻射會(huì)對(duì)芯片造成單粒子效應(yīng)、總劑量效應(yīng)等損害，影響芯片的正常工作甚至導(dǎo)致功能失效。因此，芯片必須具備足夠的抗輻照能力，以確保在衛(wèi)星使用壽命內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）低功耗設(shè)計(jì)考量

衛(wèi)星系統(tǒng)的功率資源有限，角度編碼器及其相關(guān)芯片需要采用低功耗設(shè)計(jì)，以減少對(duì)衛(wèi)星整體能源系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，在某些任務(wù)模式下，芯片還需支持低功耗待機(jī)與快速喚醒功能。

（四）高可靠性與長(zhǎng)壽命保障

商業(yè)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命通常較長(zhǎng)，芯片需要具備高可靠性和長(zhǎng)壽命特性，能夠在嚴(yán)苛的太空環(huán)境以及長(zhǎng)期的工作周期中保持性能穩(wěn)定。

三、芯片關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)分析

（一）ASM1042S型CANFD通信接口芯片

抗輻照性能

ASM1042S型CANFD通信接口芯片在商業(yè)航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下，展現(xiàn)出卓越的抗輻照能力。其單粒子效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，在LET值為37.4MeV·cm2/mg，注量8.3×10?ion/cm2的Ge離子輻照下，未發(fā)生單粒子鎖定或單粒子燒毀現(xiàn)象，器件單粒子燒毀、單粒子鎖定LET閾值大于37.4MeV·cm2/mg，能夠滿足商業(yè)衛(wèi)星在空間環(huán)境下的可靠運(yùn)行需求。

此外，該芯片通過了總劑量效應(yīng)試驗(yàn)，抗總劑量輻照指標(biāo)大于150krad(Si)，退火后性能外觀均合格，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在復(fù)雜空間輻射環(huán)境中的穩(wěn)定性和可靠性。

功能特性

ASM1042S型CANFD通信接口芯片支持高達(dá)5Mbps的數(shù)據(jù)速率，具備低功耗待機(jī)模式及遠(yuǎn)程喚醒請(qǐng)求特性。它還提供多種保護(hù)特性，如顯性超時(shí)保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)等，以提高器件和網(wǎng)絡(luò)的耐用性。這些特性使其能夠適應(yīng)商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸速率和低功耗的嚴(yán)格要求。

（二）ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器

抗輻照性能

ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器在商業(yè)航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下，經(jīng)受住了嚴(yán)苛的輻照試驗(yàn)考驗(yàn)。在單粒子試驗(yàn)中，該芯片在LET值為37.4MeV·cm2/mg，注量8.3×10?ion/cm2的Ge離子輻照下，未出現(xiàn)單粒子鎖定或單粒子燒毀現(xiàn)象，單粒子燒毀、單粒子鎖定LET閾值大于37.4MeV·cm2/mg，確保了在太空環(huán)境中的穩(wěn)定供電。

同樣，其總劑量效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，抗總劑量輻照指標(biāo)大于125krad(Si)，且在退火后性能和外觀均符合標(biāo)準(zhǔn)，為商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的電源管理提供了可靠的解決方案。

功能特性

作為一款四通道降壓穩(wěn)壓器，ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器支持414V的寬輸入電壓范圍，每通道可輸出0.65.5V電壓，最大可驅(qū)動(dòng)5A的負(fù)載。其具備過流、過溫、短路保護(hù)和輸出跟蹤功能，能夠滿足商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中對(duì)電源穩(wěn)定性和可靠性的高要求。

（三）AS32S601型32位RISC-VMCU

抗輻照性能

AS32S601型32位RISC-VMCU在商業(yè)航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下，展現(xiàn)了出色的抗輻照性能。其質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)表明，該芯片在100MeV質(zhì)子能量，注量率為1e?，總注量為1e1?的條件下，器件功能正常，未出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，判定合格。

該芯片還通過了總劑量效應(yīng)試驗(yàn)，抗總劑量輻照指標(biāo)大于150krad(Si)，退火后性能外觀均合格，證明了其在空間輻射環(huán)境中的適應(yīng)性和可靠性。

功能特性

AS32S601型32位RISC-VMCU具有豐富的產(chǎn)品特點(diǎn)，如工作頻率高達(dá)180MHz、工作輸入電壓支持2.7V~5.5V、512KiB內(nèi)部SRAM（帶ECC）、512KiBD-Flash（帶ECC）、2MiBP-Flash（帶ECC）等。此外，它還配備了3個(gè)12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，最多支持48通道模擬通路，2個(gè)模擬比較器（ACMP），2個(gè)8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），1個(gè)溫度傳感器，6路SPI，支持主從模式標(biāo)準(zhǔn)SPI協(xié)議，速率最高可達(dá)30MHz，4路CAN，支持CANFD，4路USART模塊，支持LIN模式、同步串口模式，以及2路IIC，支持主從模式標(biāo)準(zhǔn)IIC協(xié)議。這些功能使其能夠滿足商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中對(duì)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和通信的多樣化需求。

四、可靠性與環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證

（一）地面試驗(yàn)

ASM1042S型CANFD通信接口芯片

在地面試驗(yàn)中，ASM1042S型CANFD通信接口芯片經(jīng)歷了嚴(yán)格的測(cè)試流程。例如，在功能測(cè)試中，其通信數(shù)據(jù)速率為5Mbps，仲裁速率為10kbps，通道1發(fā)送數(shù)據(jù)54328，接收數(shù)據(jù)54333，通道2發(fā)送數(shù)據(jù)54333，接收數(shù)據(jù)54328，未發(fā)生翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這表明該芯片在地面環(huán)境下能夠穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器

ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器在地面試驗(yàn)中表現(xiàn)出色。在功能測(cè)試中，其工作電流隨輻照注量增加而緩慢增加，但在停束觀察時(shí)，工作電流不再增加且緩慢恢復(fù)。停止實(shí)驗(yàn)靜置一周后再次測(cè)試，器件工作電流恢復(fù)至正常的71mA。這證明了該芯片在地面試驗(yàn)中具備良好的穩(wěn)定性和恢復(fù)能力。

AS32S601型32位RISC-VMCU

AS32S601型32位RISC-VMCU在地面試驗(yàn)中同樣表現(xiàn)優(yōu)異。在功能測(cè)試中，其CAN接口正常通信，F(xiàn)LASH/RAM正常擦寫，工作電流穩(wěn)定。這表明該芯片在地面環(huán)境下能夠可靠地運(yùn)行，滿足商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)需求。

（二）在軌應(yīng)用表現(xiàn)

ASM1042S型CANFD通信接口芯片

在商業(yè)航天領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，ASM1042S型CANFD通信接口芯片在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29“天儀29星”和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35“天儀35星”中成功搭載應(yīng)用。自2025年5月進(jìn)入太空以來，芯片運(yùn)行正常，接口通信穩(wěn)定，功能和性能滿足衛(wèi)星在軌應(yīng)用需求。

ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器

ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29“天儀29星”和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35“天儀35星”中為部分處理和分析板供電。自2025年5月進(jìn)入太空以來，芯片運(yùn)行正常，供電穩(wěn)定，功能和性能滿足衛(wèi)星在軌應(yīng)用需求。

AS32S601型32位RISC-VMCU

AS32S601型32位RISC-VMCU在商業(yè)航天領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，展現(xiàn)了良好的在軌性能。其在地質(zhì)遙感智能小衛(wèi)星TY29“天儀29星”和光學(xué)遙感衛(wèi)星TY35“天儀35星”中成功應(yīng)用，為衛(wèi)星的控制系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)支持。自2025年5月進(jìn)入太空以來，芯片運(yùn)行正常，功能和性能滿足衛(wèi)星在軌應(yīng)用需求。

五、芯片性能優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用場(chǎng)景展望

（一）性能優(yōu)勢(shì)

高可靠性

國科安芯在設(shè)計(jì)和制造過程中充分考慮了可靠性要求。通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和測(cè)試篩選，確保了芯片在各種惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，ASM1042S型CANFD通信接口芯片、ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器和AS32S601型32位RISC-VMCU均通過了多項(xiàng)地面試驗(yàn)和在軌驗(yàn)證，證明了其在商業(yè)航天領(lǐng)域的高可靠性。

抗輻照能力

這些芯片具備出色的抗輻照性能，能夠在復(fù)雜的空間輻射環(huán)境中保持正常功能。其抗輻照指標(biāo)均達(dá)到或超過了商業(yè)航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目提供了可靠的技術(shù)保障。

低功耗

在商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中，低功耗是一個(gè)重要的性能指標(biāo)。廈門國科安芯科技有限公司的芯片產(chǎn)品通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝，實(shí)現(xiàn)了低功耗運(yùn)行。例如，ASM1042S型CANFD通信接口芯片具備低功耗待機(jī)模式及遠(yuǎn)程喚醒請(qǐng)求特性，AS32S601型32位RISC-V MCU的典型工作電流也相對(duì)較低，有助于延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命。

功能豐富

芯片產(chǎn)品功能豐富，能夠滿足商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的多樣化需求。從數(shù)據(jù)通信到電源管理，再到數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，這些芯片提供了全面的解決方案。

（二）應(yīng)用場(chǎng)景展望

商業(yè)衛(wèi)星

隨著商業(yè)航天市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，對(duì)高精度、高可靠性的角度編碼器需求將持續(xù)增長(zhǎng)。國科安芯芯片產(chǎn)品在商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，為其在商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來，這些芯片有望在更多的商業(yè)衛(wèi)星項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，為衛(wèi)星姿態(tài)控制和測(cè)量提供有力支持。

其他高可靠性需求領(lǐng)域

除了商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域，這些芯片產(chǎn)品還具有在其他高可靠性需求領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。例如，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人技術(shù)、汽車電子等領(lǐng)域，其高可靠性和抗輻照性能同樣具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

六、結(jié)論

通過對(duì)商業(yè)衛(wèi)星角度編碼器項(xiàng)目中芯片適配性的深入分析，可以看出國科安芯的ASM1042S型CANFD通信接口芯片、ASP4644S型DCDC降壓穩(wěn)壓器和AS32S601型32位RISC-VMCU具備良好的抗輻照性能、可靠性和低功耗等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足項(xiàng)目在復(fù)雜空間環(huán)境下的應(yīng)用需求。從功能特性、抗輻照性能評(píng)估、可靠性與環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證等多個(gè)方面來看，這些芯片均展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

在實(shí)際應(yīng)用中，這些芯片在商業(yè)航天領(lǐng)域的成功案例進(jìn)一步證明了其適配性和可靠性。隨著商業(yè)航天市場(chǎng)的不斷發(fā)展，這些芯片有望在更多衛(wèi)星項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用，為衛(wèi)星姿態(tài)控制和測(cè)量提供有力支持。同時(shí)，其在其他高可靠性需求領(lǐng)域的應(yīng)用前景也值得期待。