作為中國空間站上實現(xiàn)關鍵功能的最小個體,宇航芯片等電子元器件對任務的成敗意義重大,相當于航天器的“細胞”甚至“心臟”。
近年來,在航天科技集團五院宇航物資保障事業(yè)部(以下簡稱五院物資部)和眾多國內(nèi)生產(chǎn)廠商的攜手努力下,一大批國產(chǎn)宇航高端芯片應運而生,元器件質(zhì)量、可靠性穩(wěn)步提高,開啟了“中國芯”的飛天之路。
創(chuàng)新體系,成就“先天優(yōu)異”
出色的設計,僅僅是宇航芯片誕生的開端,如何確保每一批次、每一只“中國芯”都是勝任航天任務的高質(zhì)量產(chǎn)品呢?在研制生產(chǎn)的初期,設計、工藝成熟度不高,離航天型號穩(wěn)定應用需求存在很大差距,又如何彌補呢?
五院研制人員充分研究了國產(chǎn)新研元器件的產(chǎn)品特點和質(zhì)量形勢,運用全面質(zhì)量控制理論和系統(tǒng)工程理論,創(chuàng)建了宇航元器件過程控制體系(PCS)。該體系關注國產(chǎn)宇航芯片的生產(chǎn)全過程,通過統(tǒng)一的體系化工作,對質(zhì)量特性全要素管控,助力廠商提高國產(chǎn)宇航芯片的固有質(zhì)量,制造出一批批優(yōu)質(zhì)的“中國芯”。
千錘百煉,方為“天之驕子”
盡管宇航芯片個個“先天優(yōu)異”,但考慮到它們的工作環(huán)境極為苛刻,數(shù)量眾多的芯片在生產(chǎn)制造后,并不會直接在航天型號上裝機使用,而是被送到具備專業(yè)宇航檢測和試驗條件的地點開展嚴格而全面的檢查。
物資部元器件工程試驗中心主任王征介紹:“經(jīng)過加固設計,在一流的工藝線上生產(chǎn)的宇航芯片,已經(jīng)是國產(chǎn)芯片的翹楚,但每個批次中,仍要隨機抽取若干個進行破壞性物理分析(DPA)?!?/p>
DPA的流程包括外部目檢、X射線檢查、粒子碰撞噪聲檢測(PIND試驗)……接受“初篩”的宇航芯片要經(jīng)過多道檢驗,確保自身在設計、結構、材料、制造質(zhì)量等方面滿足嚴酷的宇航應用要求??梢哉f,同批次擁有相同“基因”的芯片樣品在經(jīng)過DPA試驗后,很大程度上把好了質(zhì)量的第一關。
此外,面對種類繁多的宇航芯片,為確保測試有效性,五院測試開發(fā)專業(yè)團隊針對不同型號需求,量身定制了各類測試程序。在每年完成的200余項新型、復雜器件的測試程序開發(fā)中,接近一半為復雜大規(guī)模器件的測試程序,有力保證了測試覆蓋芯片內(nèi)部所有的資源及應用工況,做到既不漏檢芯片功能,也不損壞芯片結構。
只有順利通過全部試驗項目的芯片,才能稱得上是宇航芯片,這仿佛是“中國芯”的成人禮。
指南配套,實現(xiàn)“最優(yōu)性能”
經(jīng)過層層篩選與考核,“中國芯”帶著“合格證”,來到了飛天之路的起點。在裝配現(xiàn)場,我們依然能看到五院研制人員忙碌的身影,他們根據(jù)前期試驗情況編制了一套芯片應用指南,包含芯片特性曲線、電應力、溫度應力、典型應用指導等內(nèi)容,用以指導用戶使用,以便發(fā)揮出芯片的最優(yōu)性能。
如今,無數(shù)寄托著航天人信心與期盼的“中國芯”逐夢太空、遨游星辰,在茫茫宇宙中貢獻著自己的航天力量,成為我國航天科技自立自強的真實寫照。在它們小小的身軀里,有著大大的中國夢、航天夢。