Juni 20, 2023 Von Deniz Civay Stellvertretender Direktor, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, GlobalFoundries Was hat ein Halbleiterchip auf der Internationalen Raumstation mit einem Chip in Ihrem Telefon oder Auto gemeinsam? Sicherheit, Zuverlässigkeit und GlobalFoundries (GF). GF ist der fortschrittlichste Halbleiterhersteller foundry in den Vereinigten Staaten und verfügt über die Fähigkeit und Zulassung zur Herstellung hochempfindlicher Chips für den Einsatz in Verteidigungssystemen zu Lande, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum. Viele dieser Chips sowie viele der Chips, die wir für andere Kunden aus unterschiedlichen Branchen herstellen, basieren auf der 12LP-Plattform von GF. Diese Technologie wurde speziell entwickelt, um hohe Leistung und Energieeffizienz für anspruchsvolle Anwendungen zu bieten. Der Weltraum ist sicherlich eine anspruchsvolle Anwendung. In der Tat ist der Weltraum die ultimative extreme Umgebung.Die niedrigen Temperaturen und Strahlungsschwankungen im Weltraum können leicht dazu führen, dass die Elektronik nicht mehr funktioniert und ausfällt. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Manchmal trifft die Strahlung auf den Chip und verursacht einen so genannten "Single Event Upset". In anderen Fällen versagen die Chips aufgrund der langfristigen "ionisierenden Gesamtdosis", die sich auf dem Chip ansammelt. Also zurück zur Frage in der Überschrift: Wenn ein Chip im Weltraum ausfällt, wie kann man ihn ersetzen?Man tut es nicht.Deshalb ist es so wichtig, dass diese Chips zuverlässig und sicher sind und den rauen Umgebungsbedingungen im Weltraum, einschließlich Strahlungseinflüssen und einem breiten Spektrum extremer Temperaturen, standhalten. Die Internationale Raumstation Kredit: NASA Lange Reise ins Weltall Bei der 12LP-Plattform von GF handelt es sich um eine 3D-FinFET-Technologie, die für zahlreiche Chipdesigns verwendet wird, die jeweils eine breite Palette von Funktionen und Fähigkeiten für unterschiedliche Endanwendungen implementieren. Für Raumfahrtanwendungen wie Satelliten, Systeme der Internationalen Raumstation oder Rover auf dem Mars werden die Chips mit Radiation Hardened by Design (RHBD)-Funktionen angepasst. Diese RHBD-Arbeiten werden von Ökosystempartnern von GF und anderen Unternehmen durchgeführt, die sich auf Halbleiterdesign konzentrieren, sowie von GF-Kunden, die Satelliten und deren Subsysteme herstellen, um sicherzustellen, dass die Chips den rauen Bedingungen im Weltraum standhalten. RHBD führt Techniken wie Design-Redundanz mit räumlicher Positionsbestimmung ein, um sicherzustellen, dass der Chip während der benötigten Zeit nicht ausfällt. Die Zeit, in der ein Chip funktionieren muss, hängt von der Nutzungsdauer ab, z. B. davon, wie weit der Chip in den Weltraum vordringt und wie lange diese Reise dauern wird. Es gibt von GF hergestellte Chips in Systemen im erdnahen Orbit (LEO), im geosynchronen Orbit (GEO) und im Weltraum. Mehr als 3.000 Satelliten befinden sich derzeit im LEO, während es etwa 5.000 Satelliten weiter draußen im GEO gibt. Je weiter von der Erdoberfläche entfernt, desto härter ist die Umgebung. GF 12LP-Halbleiter mit RHBD sind einer der wenigen Chips, die die strengen Anforderungen für die lange Reise in den Weltraum erfüllen. Eisige Klippen am Nordpol des Mars, gesehen vom Mars Reconnaissance Orbiter Credit: NASA Dual-Use-Technologien GF produziert in großen Stückzahlen, um Größenvorteile zu erzielen. Mit anderen Worten: Wir stellen viele Chips desselben Typs auf einmal her - ein Prozess, der viel leichter gesagt als getan ist und Innovation, technisches Know-how und ein Weltklasse-Team von Ingenieuren und Technikern erfordert. Aber es gibt Milliarden mehr KI-Server, Telefone und Autos als Satelliten und Billionen mehr Chips auf der Erde als im Weltraum. Warum stellt GF also überhaupt Chips für den Weltraum her? Und wie funktioniert das mit HVM? Wir konzentrieren uns auf so genannte "Dual-Use"-Technologien für den Bedarf unserer Kunden aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung. GF stellt kleinere Chargen von Chips für Satelliten oder andere Anwendungen her, die andere Unternehmen mit RHBD angepasst haben, um sie weltraumtauglich zu machen. Wir arbeiten auch intensiv mit unseren Kunden und anderen Unternehmen zusammen, um neue Wege zur Anpassung dieser (Vor-RHBD-) Chips zu finden und neue Funktionen hinzuzufügen, die den Anforderungen größerer kommerzieller Märkte wie Smartphones oder Autos entsprechen. Technologien mit doppeltem Verwendungszweck tragen dazu bei, dass die USA über die sichersten und fortschrittlichsten Chips in Satelliten sowie in Autos, Rechenzentren, Mobilfunkmasten und vielen anderen Technologien verfügen, und das bei bester Wirtschaftlichkeit. Die Raumleistung eines jeden Chips kann mit RHBD verbessert werden, wobei einige Chips besser geeignet sind als andere. GF verfügt über mehrere Technologien, die besonders gut mit RHBD zusammenarbeiten - darunter unsere 12LP-, 22FDX- und 45CMOS-Plattformen - und es den Kunden ermöglichen, die Leistung, den Stromverbrauch und die Größe der Chips zu optimieren, um die Anforderungen ihrer spezifischen Anwendungen zu erfüllen. GF hat viele Ökosystempartner, die RHBD einsetzen, um diese Art von Chips zu entwickeln, und einige Kunden nutzen diese Möglichkeit, um Chips im Weltraum zu platzieren. Nahaufnahme von GF-Halbleitern Wie ich bereits erwähnt habe, ist GF der fortschrittlichste Halbleiterhersteller foundry in den USA, der über die Fähigkeit und die Zulassung zur Herstellung hochsensibler Chips verfügt, die in vielen missionskritischen Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen der USA zum Einsatz kommen. Die Chips von GF werden unter Anwendung der höchsten Sicherheitsstandards hergestellt. Die Zuverlässigkeit dieser kompromisslosen Chips trägt wiederum dazu bei, dass die Fortschritte der USA in der Raumfahrt sicher sind. Dies gilt auch für die GF 12LP-Chips, die in die unendlichen Weiten des Weltraums geschickt werden, und führt uns zurück zu der ursprünglichen Frage, die wir beantworten wollten: F: Wie kann man einen Halbleiter im Weltraum ersetzen? A: Das müssen Sie nicht. Und wenn Sie GF-Chips verwenden, die für die raue Umgebung und die Herausforderungen des Weltraums entwickelt und hergestellt wurden, werden Sie das auch nicht brauchen. Dr. Deniz Civay leitet den Bereich "Harsh Environment" bei GF mit dem Ziel, die sichersten Onshore-Technologien für Deep Space- und Verteidigungsprodukte zu gewährleisten. Sie ist stellvertretende Leiterin des Geschäftsstrategieteams für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung von GF. Als sie vor 12 Jahren bei GF anfing, arbeitete sie in der Forschung und Entwicklung und erfand neue Technologien, die zu 10 Patenten und zahlreichen Veröffentlichungen führten. Sie ist PMP-zertifiziert und hat einen Doktortitel in Polymerwissenschaft und -technik von der University of Massachusetts Amherst.
