时间:2025/10/30 22:25:18
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XQ1701LCC44M 是一款由 Microchip Technology(原 Atmel)公司生产的抗辐射、高可靠性现场可编程门阵列(FPGA),专为航空航天、卫星系统和高辐射环境中的关键任务应用而设计。该器件属于 XQR 系列 FPGA,采用先进的 150nm 抗辐射工艺制造,具备卓越的单粒子翻转(SEU)和单粒子闩锁(SEL)抗扰度,确保在极端空间环境中稳定运行。XQ1701LCC44M 采用 44 引脚 LCC(Leadless Chip Carrier)封装,具有小型化、高可靠焊接特性和出色的热稳定性,适合对体积和重量敏感的航天器电子系统。
该 FPGA 基于查找表(LUT)架构,提供可配置逻辑块(CLB)、可编程 I/O 和内部互连资源,允许用户实现定制数字逻辑功能,如接口协议转换、时序控制、数据处理和状态机等。其非易失性配置存储确保上电即用,无需外部配置 PROM,在系统启动速度和可靠性方面具有优势。此外,该器件支持在线可重配置能力,允许在轨更新逻辑功能,提升任务灵活性。
XQ1701LCC44M 遵循严格的军用和航天级质量控制标准,包括 MIL-PRF-38535 Class V 认证,并经过全面的辐射测试(总剂量 > 100 krad(Si)、LET 阈值 > 60 MeV-cm2/mg),适用于地球轨道、深空探测及核反应堆周边等高辐射应用场景。
型号:XQ1701LCC44M
制造商:Microchip Technology (Atmel)
器件类型:抗辐射 FPGA
工艺技术:150nm CMOS
封装形式:44-pin LCC
工作温度范围:-55°C 至 +125°C
供电电压:3.3V
逻辑单元数量:约 1K 逻辑门
配置方式:内置非易失性存储器
抗总电离剂量(TID):> 100 krad(Si)
单粒子闩锁(SEL)免疫:> 60 MeV-cm2/mg
单粒子翻转(SEU)敏感性:低(经EDAC优化)
I/O 数量:34
最大系统时钟频率:约 100 MHz
可编程触发器数量:数百级
互连资源:分布式多层金属布线
配置时间:微秒级启动
XQ1701LCC44M 的核心特性之一是其卓越的抗辐射性能,这是通过专用的抗辐射加固设计技术和材料实现的。该器件在制造过程中采用了特殊的阱结构和隔离技术,有效防止因高能粒子撞击引起的单粒子闩锁(SEL),确保在强辐射环境下不会发生致命性短路。同时,其配置存储单元和数据路径均经过冗余设计(如三模冗余 TMR 或纠错码 EDAC),极大降低了单粒子翻转(SEU)导致的功能错误概率,保障系统长期运行的可靠性。
该 FPGA 具备快速上电配置能力,由于采用非易失性配置技术,无需外部配置芯片,简化了系统设计并减少了潜在故障点。上电后可在微秒级时间内完成配置并进入工作状态,满足航天器紧急重启或安全模式切换的实时性要求。此外,其低功耗特性在电池供电或能源受限的卫星系统中尤为重要,静态电流低至几毫安,动态功耗随使用资源比例线性增长,整体功耗控制优于同类抗辐射器件。
在可编程性方面,XQ1701LCC44M 提供灵活的逻辑资源和 I/O 配置能力,支持多种电平标准(如 LVTTL、LVCMOS),便于与不同外设接口兼容。其内部时钟管理模块支持时钟分频、同步和去抖,适用于精确时序控制场景。开发工具链完整,支持使用标准硬件描述语言(如 VHDL 或 Verilog)进行设计输入,并可通过 JTAG 接口进行编程和调试,极大提升了开发效率和可维护性。
该器件还具备高可靠性封装和焊接工艺,44 引脚 LCC 封装采用陶瓷基板和无引线设计,具有优异的热循环耐久性和机械稳定性,符合宇航级焊接标准。所有材料均符合太空应用的 outgassing 要求(满足 NASA ASTM E595 标准),避免在真空环境中释放挥发性物质污染光学或敏感器件。
XQ1701LCC44M 主要应用于对可靠性、抗辐射能力和长期稳定性要求极高的领域,尤其是在航空航天和国防系统中扮演关键角色。其典型应用场景包括低地球轨道(LEO)、地球同步轨道(GEO)和深空探测卫星的星载计算机、姿态控制系统、遥测数据处理单元和通信接口模块。在这些系统中,FPGA 被用于实现高速串行协议(如 SpaceWire、CAN、I2C、SPI)的桥接与转换,或作为主处理器的协处理器执行实时信号处理任务。
在导弹制导系统、军用无人机和空间站设备中,XQ1701LCC44M 可用于构建高可靠性的控制逻辑电路,例如飞行状态监测、传感器融合逻辑、电源管理系统和故障检测与隔离(FDI)机制。其抗辐射特性确保在高空或近地轨道遭遇宇宙射线和太阳粒子事件时仍能保持正常运行,避免系统崩溃或误动作。
此外,该器件也适用于核反应堆监控系统、高能物理实验装置和放射性环境下的机器人控制系统,这些场景同样面临强烈的电离辐射挑战。在这些应用中,XQ1701LCC44M 可用于实现安全联锁逻辑、数据采集前端控制和高速数据缓冲等功能,保障人员与设备安全。
由于其小尺寸和轻量化设计,XQ1701LCC44M 特别适合用于立方星(CubeSat)和纳卫星等微型航天器平台,在有限的空间内提供可重构的数字逻辑能力,支持多任务载荷的集成与在轨重构,提升任务灵活性和生命周期内的功能扩展能力。
XQR2V3000MG44