当“阿耳忒弥斯2号”任务时隔50余年首次将宇航员送至近地轨道之外时，这标志着人类探索史上的又一里程碑。但正是得益于那些能在堪称最严酷的环境中依然完美运行的电子设备，此类任务才得以实现。

现代航天飞行中的导航、通信和生命保障系统均依赖于半导体。半导体行业也正迈向新的前沿。随着人类的探索目标从月球任务扩展到深空探索和卫星星座，各家公司开始探索在太空中制造芯片，利用微重力环境和自然真空条件来提升生产效率。

尽管“太空制造”半导体技术仍处于起步阶段，但当务之急是确保芯片能够经受住太空严酷环境的考验。

太空的现实：硅芯片的压力测试

从火箭离开发射台的那一刻起，电子设备便要承受极端且往往难以预料的环境条件：温度可能剧烈波动，辐射水平比地球高出数个数量级，而真空环境还会给材料带来独特的应力。与地面系统不同，一旦硬件部署到位，便再无维修或更换的机会。

传统的商用芯片——例如用于智能手机、智能冰箱或电动汽车的芯片——并不具备承受此类辐射强度的能力。仅辐射本身就可能引发瞬态故障，随时间推移导致材料劣化，甚至对电路造成永久性损坏。在漫长的任务周期中，这些影响会不断累积，最终危及系统的可靠性及任务的成功。

正因如此，航天领域对半导体设计和制造提出了截然不同的要求，其核心在于韧性、可预测性和可信度。格罗方德（GlobalFoundries）凭借一系列非常适合“设计级抗辐射”（RHBD）技术的解决方案，直面这一设计挑战。 GF 还通过优化掺杂植入或基板材料工程，探索并开发基于工艺的抗辐射（RHBP）技术节点，以进一步提升总电离剂量（TID）和单事件效应（SEE）等辐射性能指标。这些努力使得电子设备能够在持续辐射暴露下可靠运行。正是这一基础，使航天系统在发射后很长一段时间内都能无故障运行。

针对辐射进行设计，以确保堆芯的韧性

RHBD技术对于确保芯片能够承受严酷的太空环境至关重要。RHBD技术并非仅依赖屏蔽措施，而是将抗干扰能力融入芯片架构之中。

通过冗余、空间布局感知以及稳健的故障缓解策略等设计技术，RHBD 使半导体即使在受到辐射干扰时也能继续运行。这些方法使设计人员能够在错误传播之前预先识别并加以缓解，从而确保关键任务系统保持稳定的性能。 从近地轨道和地球同步轨道到深空探测器，不同的太空任务需要量身定制的方法来平衡性能、功耗和耐用性，但 RHBD 始终是确保芯片在任务生命周期内不会发生故障或能够从故障中恢复的关键。

为什么安全是不可妥协的要求

在航空航天和国防领域，安全性与性能同样至关重要。用于太空领域的半导体通常为敏感系统提供动力，包括通信基础设施和国家安全资产。确保这些芯片在可信、安全的环境中制造，对于防止篡改、保护知识产权以及维护任务完整性至关重要。

作为一家经认证的“可信代工厂”及“通用标准”认证供应商，格罗方德在制造的每个阶段都贯彻了严格的流程、监管和合规措施。这确保了芯片能够安全交付且品质无虞，这对在高风险环境和关键终端应用中运营的客户而言，是一项至关重要的要求。

在全球范围内推动差异化制造

要满足航天级电子产品的需求，还需具备跨技术和跨地域的灵活性。GF的全球制造网络能够提供多样化的半导体解决方案组合，这些方案专为航空航天、国防及其他关键基础设施应用进行了优化。

GF在全球各晶圆厂提供针对特定应用的晶圆技术，涵盖用于高性能处理、射频集成和节能平台的高端工艺节点。这使客户能够根据具体应用选择最合适的技术，同时确保质量和可扩展性不受影响。

在美国，GF位于纽约州马尔塔的工厂正通过FDX®FD-SOI、45SOI和FinFET等先进平台扩大产能，支持从安全通信到边缘计算的各类应用。该工厂还正在开发FinFET RHBP技术，该技术融合了VoragoHARDSIL®，旨在进一步提升我们12纳米FinFET工艺节点的总内射电（TID）和单粒子电离（SEE）性能。 我们位于佛蒙特州伯灵顿的工厂是GF在功率和射频领域领导地位的基石，其氮化镓（GaN）和高压硅基氮化镓（GaN-on-silicon）技术正为下一代雷达、卫星和自动驾驶系统提供动力。GF位于新加坡和德累斯顿的晶圆厂因符合通用标准（Common Criteria）认证，在安全、高完整性制造方面享誉国际。

凭借这一全球制造实力，我们确保客户能够从容应对产品的整个生命周期，并为太空及更远领域的关键任务应用提供所需的性能、可靠性和信任保障。

通过生态系统合作加速创新

没有任何一家公司能够独自解决航天领域的挑战。正因如此，格罗方德致力于打造一个合作伙伴生态系统，共同推动基于GF平台的抗辐射解决方案。

GF的12LP FinFET工艺级抗辐射（RHBP）平台正与诺斯罗普·格鲁曼航天系统公司及Vorago Technologies紧密合作开发，旨在为需要抗辐射解决方案的客户扩展GF的产品组合。该平台采用了工艺改进措施，在保持设计基准电气性能的同时，使设计人员能够利用现有IP，并显著提升抗辐射性能。

近日，BAE系统公司推出了其“Ascent”号航天器，该航天器旨在通过先进的机动能力（包括补给和高推力推进）支持动态太空作业，同时可搭载多个拼车有效载荷。这项创新的核心在于BAE系统公司与GF的合作。 BAE的12S0和RH12™Storefronts分别基于GF的45SOI和FinFET平台构建，为开发定制的“设计抗辐射”（RHBD）解决方案提供了交钥匙路径。这种方法将先进商用技术的性能与效率，与空间应用所需的韧性相结合。

其结果是在紧凑且可定制的设计中，实现了高性能处理、安全连接、低功耗与高可靠性的强大结合。这些生态系统合作伙伴关系正在加速从概念到入轨的进程，助力开发更加敏捷，降低项目风险，并确保新一代航天系统能够在最严苛的环境中稳定运行。

将当今的需求与未来的可能性相连接

在太空中制造半导体的愿景，最终可能会重塑整个行业，为性能和材料领域开辟新的疆域。但鉴于这一未来尚在酝酿之中，像“阿耳忒弥斯二号”这样的任务表明，当下的成功取决于一个更为迫切的问题：能否研制出能够承受太空严酷环境的硅材料。

当前的差异化因素不在于芯片的生产地，而在于其设计是否足够坚固耐用。值得信赖、安全可靠且抗辐射的半导体解决方案——例如采用GF技术制造的解决方案——仍是任务就绪性的基石，确保每个系统在关键时刻都能无故障运行。

通过融合先进制造技术、安全的全球供应链以及深度生态系统协作，GF正推动新一代航天创新。随着探索活动加速向地球轨道以外拓展，未来的发展道路将取决于支撑这些探索之旅的技术的韧性。

阿富萨特·迪里斯（Afusat Dirisu）是GF公司航空航天与国防事业部空间与抗辐射产品线的副总监。她在工业、政府和学术界拥有超过25年的从业经验。她的职业生涯涵盖数字电子和量子级联激光器设计，以及技术咨询、投资组合管理、STEM教育项目领导、技术销售和业务开发等领域。

她拥有普林斯顿大学电气工程博士学位、石溪大学电气工程硕士学位，以及纽约理工大学（现为纽约大学坦登工程学院）计算机工程学士学位。