Grundat 2001 av Chalmersingenjören Jirí Gaisler, tillsammans med bland andra nuvarande vd:n Sandi Habinc, har Gaisler numera drygt 65 anställda och levererar processorer, IP-block och utvecklingsverktyg till rymdindustrin i Europa och Nordamerika.

Vid årsskiftet 2022/23 bytte Gaisler ägare från amerikanska Cobham till Frontgrade Technologies, en affär som innebär nya möjligheter förklarar Sandi Habinc i en skriftlig intervju med Elektroniktidningen.

– Förvärvet innebär en möjlighet för oss att leverera mervärde till våra kunder. Frontgrade Technologies kan allokera resurser till innovation och utveckling av spetsteknologi, med Gaisler som en av företagets huvudaktörer. Under Frontgrade har vi möjlighet till större satsningar och högre flexibilitet, vilket möjliggör utveckling som stämmer med vår vision om framtiden för elektronik i rymden.

Var finns nästa stora utmaning när det gäller elektronik i rymden? Och hur arbetar Gaisler för att möta den?

Sandi Habinc

– Efterfrågan på beräkningskraft till rymdmissioner ökar stadigt, bland annat för att hantera nya och mer avancerade algoritmer för dataanalys, kommunikation och navigering. Det gör det nödvändigt att hitta nya tekniker för att minska prestandagapet till jordbundna system. Gaisler arbetar därför tillsammans med andra europeiska företag på att göra avancerade kiselnoder (företaget siktar på 12 nm eller mindre) tillräckligt pålitliga för att de ska kunna användas i rymden.

Ni erbjuder både IP-block och fysiska kretsar, och dessutom en mängd verktyg – vilka är kunderna för de olika kategorierna? Och hur ser balansen ut mellan kundspecifik nyutveckling och allmän produktutveckling?
– En och samma kund kan fråga efter kundanpassade lösningar för ett visst projekt och samtidigt vara intresserad av standardprodukter. Gaislers strategi är därför att balansera kundanpassad och generell produktutveckling. Vid utveckling av ett IP-block ser vi oss själva som den första och viktigaste kunden, i och med att blocket kommer att integreras i Gaislers produkter. Samtidigt vet vi att även våra behov kommer att förändras, vilket understryker vikten av att behålla en flexibilitet – och detta blir i sin tur ett värde för de av våra kunder som efterfrågar väldigt specifika lösningar.

Vad har samarbetet med European Space Agency (ESA) betytt?
– Samarbetet med ESA har haft stor betydelse för att driva Gaisler framåt. Det har inneburit värdefulla insikter, möjliggjort tekniska framsteg och stärkt Gaislers position som en nyckelspelare i rymdbranschen. Vårt partnerskap har varit till nytta för båda parter och bidragit till tillväxt och framgångar på båda håll.
Om vi ser på svensk rymdteknikindustri generellt, är den eller har den möjlighet att bli en viktig exportindustri?

Hur står den sig jämfört med övriga länder i Europa?
– Sverige har redan en framstående ställning som exportör, både till Europa och globalt. High-tech-produkter som Gaislers processorer spelar en viktig roll för att främja ett självförsörjande Europa, och är också nödvändiga för att kunna genomföra rymdmissioner. Vidare erbjuder Rymdstyrelsen både ekonomiskt och annat stöd för teknikutveckling, vilket skapar en miljö där industrin kan växa och vara konkurrenskraftig.

Gaisler stödjer åtminstone tre realtids-OS utöver Linux – RTEMS, VxWorks och ­Zephyr. Ungefär hur fördelar sig kunderna över dessa operativsystem? Vilka växer och vilka sjunker undan?
– Fördelningen av kunder mellan operativsystemen varierar beroende på preferenser och projektkrav. Alla tre har en etablerad kundbas idag, men vår väg framåt är att anpassa våra produkter om och när kundkraven förändras, vilket innebär att vi behöver kunna integrera med flera realtidsoperativsystem. 

Gaisler arbetar med många öppna teknologier, från Sparc och Risc-V till RTEMS och Zephyr. Är det ett mål för er att också ge tillbaka till dessa projekt i form av förbättringar och nyutveckling?
– Absolut. Vårt mål är inte bara att dra nytta av befintlig öppen teknik utan vi vill också bidra med förbättringar och utveckla det gemensamma ekosystemet på ett sätt som gynnar hela industrin. Till exempel distribueras vårt IP-bibliotek och många av våra utvecklingsverktyg som öppen källkod.

Elektroniktidningen skrev om den kommande processorn GR765 för ganska precis ett år sedan, vad är status i dag?
– Gaislers ingenjörer har lagt ner mycket arbete på GR765 och vi räknar med en tape-out nästa år {2024}. Parallellt har vi arbetat med att utveckla programvarustödet, med målet att kunna leverera en komplett och pålitlig produkt som våra kunder kan integrera i sina lösningar.

Kan du säga något om era närmaste planer?
– Frontgrade Gaisler har idag fler än 65 anställda, majoriteten i Göteborg men vi har också kollegor i Spanien, Tyskland och Frankrike som arbetar på distans. Omsättningen 2022 var ungefär 200 miljoner kronor, en ökning på mer än 45 procent jämfört med året innan. Vi planerar att fortsätta växa, med fokus på Risc-V-processorer samt strålningshärdiga komponenter för rymd.
Gaisler erbjuder två egenutvecklade processorfamiljer, dels Sparc-processorn Leon som har funnits med sedan starten 2001 och nu är inne på den femte generationen, dels nytillskottet Noel V som är en Risc-V-processor.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Processorerna har använts i projekt som ESA:s Solar Orbiter och NASA:s DART där man lät en rymdsond krascha in i en asteroid för att rubba den ur kurs. Även NASA:s kommande teleskop Nancy Grace Roman Space Telescope använder Gaisler-processorer.

Så skyddas elektronik mot farlig strålning Det mest uppenbara problemet med att skicka ut elektronik i rymden är att du inte kommer åt att laga den om någonting går sönder. Redundans och feltolerans är alltså ett måste. Den kärva miljön ställer också en del speciella krav på elektroniken, som måste tåla till exempel vakuum, extrema temperaturer och snabba temperaturförändringar liksom kosmisk strålning. Vid designen kan man till ­exempel lägga in extra guard-element som har till uppgift att fånga upp och mildra strålningsinducerade strömstötar. Interleavade minnen, där bitar som hör till samma minnesadress sprids ut på flera fysiska minneskretsar, minskar risken att en enstaka händelse ska orsaka multipla bitfel på samma adress – enkla bitfel går ofta att korrigera vid utläsning, men det är svårare och därmed också dyrare för multipla fel. Felkorrigerande minnen med paritetsbitar fångar upp, och i vissa fall även korrigerar, oväntade bitfel. Till exempel använder Gaislers systemkrets GR740 ett 8+1-schema (8 databitar + 1 paritetsbit) för L1-cachen närmast processorn som gör det möjligt att upptäcka enstaka bitfel men inte korrigera. På nästa nivå, L2-cachen, används ett mer komplicerat schema 32+7 som kan korrigera enstaka bitfel och upptäcka dubbla. Valet av tillverkningsprocess har också betydelse. Kisel-på-isolator (SOI), där ett tunt isolerande lager placeras mellan kiselsubstratet och transistorerna, ökar kretsens förmåga att motstå kosmisk strålning. För att återkomma till Gaisler så använder de en process från ST Microelectronics som döpts till Fully Depleted SOI. Trippelredundans är en välkänd metod att uppnå redundans på systemnivå: tre identiska system kör samma styralgoritm parallellt och ”röstar” om vilken åtgärd som ska vidtas. Så länge alla tre är överens rullar det på, men om en av dem råkar ut för ett bitfel och levererar ett felaktigt svar – eller inget svar alls – röstas den ner av de två andra. Samma princip kan tillämpas på lägre nivå, för exempelvis processorregister eller minnesceller, och då med röstning och korrigering implementerad i hårdvara. All denna stryktålighet och feltolerans kostar givetvis, i form av lägre prestanda och högre energiförbruk­ning jämfört med jordbundna kretsar, men det är det pris man får betala för att kunna skicka ut datorer i rymden.