在探索宇宙的征途上,美國國家航空航天局(NASA)正積極尋求創新,以提升航天任務的效率與可靠性。近日,NASA戈達德太空飛行中心的電子元器件經理蘇珊娜·道格拉斯,在一次重要演講中,分享了NASA在推進商業現貨(COTS)電子元器件應用方面的最新進展。
道格拉斯指出,近年來,NASA面臨項目延期和成本超支的嚴峻挑戰,其中元器件的及時供應成為關鍵瓶頸。特別是在新冠疫情的沖擊下,傳統宇航級或軍規級元器件的供應鏈受到嚴重影響,導致項目進度受阻。為此,NASA開始重新審視COTS元器件的潛力。
COTS元器件,即商業現貨元器件,以其充足的供應和及時的交付能力,成為NASA尋求解決方案的新方向。然而,這些元器件在使用前需要經過嚴格的篩選和輻射驗證,增加了項目風險。一旦測試失敗,可能導致整個設計被推翻重來,因此,大多數項目仍傾向于使用傳統的、已有飛行經驗的器件。
為了克服這一難題,NASA啟動了電子元器件與封裝項目(NEPP),旨在推動COTS元器件在航天任務中的高效應用。NEPP項目的核心策略包括更新元器件標準、建立輻射加固保障(RHA)方案,以及發展內部能力以最大程度使用高可靠商規元器件。
在元器件標準方面,NASA工程與安全中心(NESC)經過三年研究,提出了一套關于在NASA任務中使用商規COTS元器件的建議。研究指出,采用由業界領先制造商(ILPM)生產的“成熟的COTS元器件”是最優路徑。這些器件經過全面驗證,可靠性高,且幾乎無需額外測試即可滿足任務需求。
為了推動這一策略的實施,NEPP項目正在更新NASA的元器件保障標準,并將很快發布兩項新標準:一項是關于EEEE元器件測試與降額的標準,另一項是關于輻射加固保障流程的標準。這些標準的發布將為COTS元器件在航天任務中的應用提供有力支持。
NASA還在積極建設元器件評估與測試實驗室(PEAL),該實驗室將成為推動NASA大規模實施ILPM認證并處理輻射問題的關鍵。PEAL實驗室將擁有一支跨專業的專家團隊,負責尋找并評估具備應用潛力的新元器件供應源,與制造商建立關系,以及制定有價值的附加測試方案等。
道格拉斯強調,PEAL實驗室不僅是一個測試場所,更是一種NASA內部跨部門、跨專業的聯合能力。它將極大提升任務開發效率,同時減少成本和風險。目前,PEAL實驗室已獲得部分啟動資金,并已開始對一批元器件進行可靠性與輻射測試。
在輻射加固保障方面,NASA制定了一套新的流程標準,允許各個任務根據自身的風險等級來選擇適當的RHA策略。這一機制為項目提供了彈性和可操作性,不會因為一個器件沒做足測試而全盤否定。同時,NASA還針對不同RHA分類在單粒子效應(SEE)方面的要求進行了詳細規定,以確保器件在輻射環境中的正常工作。
為了培養員工對ILPM方法的理解和應用能力,NASA還開展了大量培訓工作。通過與高校合作開發的培訓課程,NASA為員工提供了深入了解半導體制造工藝和器件可靠性的機會。這些培訓項目不僅提升了員工的專業技能,也為ILPM方法在NASA內部的成功實施奠定了堅實基礎。