一塊優(yōu)質(zhì)的宇航級(jí)SSD需要具備哪些品質(zhì)?湖南天碩的X55系列宇航級(jí)SSD為什么能夠成為國(guó)產(chǎn)宇航級(jí)SSD的強(qiáng)勁新勢(shì)力?與地面場(chǎng)景不同,宇航場(chǎng)景面臨的應(yīng)用環(huán)境更加復(fù)雜。想要成為“宇航級(jí)”的SSD,僅是速度快或容量大遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,它必須通過(guò)一系列嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn),確保在惡劣條件下穩(wěn)定運(yùn)行。接下來(lái),我們將結(jié)合天碩X55系列的產(chǎn)品特性,具體分析一塊優(yōu)質(zhì)宇航級(jí)SSD應(yīng)具備的關(guān)鍵條件。

1. 采用抗輻照芯片

當(dāng)宇宙空間中高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子、重離子等粒子穿透衛(wèi)星或航天器的半導(dǎo)體元件時(shí),可能造成芯片內(nèi)部存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)、電路誤觸發(fā)甚至永久性損傷。可以說(shuō),較強(qiáng)的抗輻照設(shè)計(jì)就是宇航級(jí)SSD的“準(zhǔn)入門檻”。

天碩X55系列宇航級(jí)SSD在控制器與存儲(chǔ)單元間增設(shè)了抗輻照的復(fù)合屏蔽層,結(jié)合多層冗余架構(gòu)和LDPC糾錯(cuò)算法,通過(guò)吸收與散射中子、質(zhì)子能量,降低高能粒子穿透概率。湖南天碩與中國(guó)散裂中子源(CSNS)的聯(lián)合測(cè)試表明,在107(neutron/cm2·s)束流強(qiáng)度下,天碩X55系列SSD的屏蔽層使輻照損傷集中在非關(guān)鍵區(qū)域,避免了控制器核心電路失效,試驗(yàn)后器件均能斷電恢復(fù),導(dǎo)出Coredump數(shù)據(jù)。證明其在材料層面的抗輻照加固相當(dāng)完善。

天碩SSD中子測(cè)試方法和現(xiàn)場(chǎng)照片

2. 高可靠性與冗余設(shè)計(jì)

太空任務(wù)無(wú)法頻繁更換或維修硬件,因此SSD的可靠性至關(guān)重要。應(yīng)對(duì)單粒子效應(yīng)的另一手段就是冗余設(shè)計(jì)和故障檢測(cè)。天碩X55系列宇航級(jí)SSD通過(guò)“通道-控制器-數(shù)據(jù)”三級(jí)容錯(cuò)架構(gòu)的精心設(shè)計(jì),即便在硬件遭遇不可避免的損傷時(shí),也能迅速啟動(dòng)冗余架構(gòu),保障功能的連續(xù)性。

天碩X55系列宇航級(jí)SSD還配置了 4K LDPC ECC機(jī)制、數(shù)據(jù)擦寫平衡、斷電保護(hù)機(jī)制等,以提升數(shù)據(jù)完整性和設(shè)備壽命。結(jié)合抗輻照電容的斷電保護(hù)模塊,可在短時(shí)間內(nèi)完成應(yīng)急數(shù)據(jù)固化,確保突發(fā)電磁脈沖下零數(shù)據(jù)丟失。

3.高速性能與數(shù)據(jù)吞吐

隨著深空探測(cè)任務(wù)向更遙遠(yuǎn)的天體延伸,星載設(shè)備產(chǎn)生的科學(xué)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的SATA接口SSD已無(wú)法滿足星間激光通信窗口期數(shù)據(jù)吞吐需求,亟需新一代高速存儲(chǔ)解決方案。

天碩X55系列M.2 NVMe SSD憑借PCIe 3.0×4高速接口,實(shí)現(xiàn)順序讀寫速度3500MB/s和2600MB/s的突破,較傳統(tǒng)SATA SSD提升數(shù)倍,滿足多載荷數(shù)據(jù)并發(fā)處理、星間數(shù)據(jù)中繼等空間任務(wù)需求。

4. 超寬溫適應(yīng)范圍

太空中的溫差極大,設(shè)備所處的溫度環(huán)境很可能大幅度劇烈波動(dòng)。普通消費(fèi)級(jí)SSD只能在0℃至70℃內(nèi)工作。而天碩X55系列宇航級(jí)SSD采用特殊工藝進(jìn)行加固封裝,支持-55℃環(huán)境冷啟動(dòng),能保證在-55℃至85℃得溫度范圍內(nèi)不發(fā)生性能衰退或損壞,且經(jīng)過(guò)了熱真空測(cè)試、高低溫循環(huán)等驗(yàn)證。

5. 振動(dòng)與沖擊抗性強(qiáng)

火箭發(fā)射及在軌運(yùn)行過(guò)程中,SSD會(huì)經(jīng)歷劇烈振動(dòng)和沖擊。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,容易出現(xiàn)元件脫焊、連接松動(dòng)等問題。天碩X55系列宇航級(jí)SSD通過(guò)高強(qiáng)度封裝與定制化減震結(jié)構(gòu),通過(guò)了1500G機(jī)械沖擊測(cè)試、5~800Hz隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試,抗沖擊和抗振動(dòng)性能達(dá)行業(yè)領(lǐng)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

6. 長(zhǎng)期在軌工作與數(shù)據(jù)安全

與地面設(shè)備相比,宇航器任務(wù)動(dòng)輒持續(xù)幾年甚至十幾年,這就要求SSD能在長(zhǎng)期運(yùn)行中持續(xù)穩(wěn)定讀寫。天碩X55系列宇航級(jí)SSD支持定期的自檢功能,具備健康狀態(tài)監(jiān)控(SMART監(jiān)測(cè))和遠(yuǎn)程固件升級(jí)能力,以便地面操控人員對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握和維護(hù)。

此外,天碩X55系列宇航級(jí)SSD還內(nèi)置國(guó)密認(rèn)證加密芯片,支持全盤加密;采用動(dòng)態(tài)功耗管理(DPM)技術(shù),可根據(jù)工作負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整能耗,實(shí)現(xiàn)低功耗長(zhǎng)期運(yùn)作。產(chǎn)品可提供國(guó)產(chǎn)化認(rèn)證,確保無(wú)海外技術(shù)依賴。從底層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)端到端保護(hù),有效抵御外部攻擊和非法訪問,為航天數(shù)據(jù)提供安全防護(hù)。

結(jié)語(yǔ)

太空不是電子設(shè)備友好的環(huán)境,一塊真正的宇航級(jí)SSD,不只是“加固版”的存儲(chǔ)器,更是一套經(jīng)過(guò)精密設(shè)計(jì)、反復(fù)驗(yàn)證、面對(duì)極端環(huán)境仍可穩(wěn)定運(yùn)行的高可靠系統(tǒng)。它承載著宇航器關(guān)鍵數(shù)據(jù)、遙測(cè)信息乃至科學(xué)實(shí)驗(yàn)成果的存儲(chǔ)使命,是航天任務(wù)中不可或缺的一環(huán)。

選擇湖南天碩,意味著為航天航空裝備配備具備抗宇宙射線能力的“數(shù)據(jù)保險(xiǎn)箱”,在浩瀚星海中存續(xù)人類探索的每個(gè)字節(jié)。