About / Advertise
PRISAD SLUTSATS:
Vanlig FPGA kan fungera bra i rymden
Chalmers-ingenjörerna Fredrik Brosser och Emil Milh får Lilla Polhemspriset på 50 000 kronor för sin utvärdering av FPGA:er för användning i satelliter. I många situationer fungerar konventionella FPGA:er utmärkt för ändamålet, enligt examensarbetet.– Examensarbetet utgör en mycket bra grund för dem som i framtiden vill ta rymdtekniken till nya höjder, konstaterar Sveriges Ingenjörers priskommitté.
FPGA:er är känsliga för den joniserande strålningsmiljö som elektronik utsätts för i rymden men Brosser och Milh visar i sitt arbete hur konventionella FPGA mycket väl kan ersätta många av de specialanpassade varianter som används idag. Detta kan leda till stora kostnadsbesparingar samtidigt som prestanda och livslängd för systemen ökar.
Det finns tre huvudsakliga typer av FPGA:er: antifuse-, flash- och SRAM-baserade. Antifuse – som Microsemi använder sina FPGA:er för rymdtillämpningar – kan inte programmeras om, vilket var ett av huvudkraven i examensarbetet.
Flashbaserade FPGA:er tål en lägre total strålningsdos (TID, Total Ionizing Dose) och kan därför ge kortare livslängd på systemen.
Även SRAM-baserade FPGA används idag i rymdtillämpningar, men då i speciella strålningståliga versioner där man byggt dem mer robusta från grunden. Exempelvis används dubblade eller tredubblade versioner av uppslagstabellerna.
– De här specialanpassade versionerna är dock i allmänhet mindre, långsammare och framförallt mycket dyrare än vanliga FPGA:er. Det finns även ett mycket mindre utbud på strålningståliga FPGA:er än vanliga, skriver Fredrik Brosser i ett mail till Elektroniktidningen.
Exjobbet har därför gått ut på att undersöka om det är möjligt att använda konventionella SRAM-baserade FPGA:er i rymden.
– Vi har utvärderat och jämfört olika scrubbing- och detektionsmeteoder för enkelfel på ett sätt som är ganska nytt. Vi har till exempel utvärderat scrubbinghastighet för olika väntevärden på felinsättningsdistributioner, skriver Emil Milh.
Bland annat studerades:
• Koncepten bakom de fel som orsakas av strålning (fokus på så kallade SEU) och klassificera olika typer av fel
• Undersöka olika tekniker för att undvika och hantera SEU i COTS SRAM-baserade FPGA
• Bygga en testplattform för att utvärdera olika applikationer och tekniker genom att simulera den här typen av fel
• Ge en uppsättning slutsatser och rekommendationer för att använda vanliga SRAM-baserade FPGA:er i rymden
Examensarbetet heter ”SEU Mitigation Techniques for Advanced Programmable FPGA in Space” och är utfört vid institutionen för Data- och informationsteknik vid Chalmers tekniska högskola och på RUAG Space i Göteborg och kan laddas ned här: (länk).
Fredrik Brosser är idag tillämpningsingenjör på ARM i Cambridge, Storbritannien. Emil Milh är systemutvecklare på Bombardier Transportation RCS i Pittsburgh, USA.
Lilla Polhemspriset delas ut vid Polhemsfesten i Stockholm den 17 november, då Sveriges Ingenjörer även delar ut det stora Polhemspriset 2015.
