據中國載人航天工程辦公室消息，神舟十二號載人飛船入軌后順利完成入軌狀態設置，于北京時間2021年6月17日15時54分，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。這是天和核心艙發射入軌后，首次與載人飛船進行的交會對接。
按任務實施計劃，3名航天員隨后將從神舟十二號載人飛船進入天和核心艙。
這次神舟十二號載人飛船搭乘航天員進入太空，有很多技術創新和突破，將實現5個首次：
空間站作為如今航天航空領域最復雜的技術，國產核心器件無疑面臨著巨大的挑戰，而核心艙作為空間站的大腦，自然也對航天芯片提出了更高的要求。
據文匯報報道，航天科技集團五院神舟十二號載人飛船項目產品保證經理鄭偉介紹，神舟十二號飛船對多項國產化芯片應用進行了改進，元器件和原材料全面實現自主可控，飛船使用的控制計算機、數據管理計算機完全使用國產CPU芯片。
據湖北網絡廣播電視臺透露，武漢海創電子股份有限公司為“神舟十二號”開發的高精度、低老化、抗振溫補晶振替代了進口產品，性能優于進口，完全實現全國產化自主可控。
武漢海創電子是武漢市配套航天的一家“老企業”，從東方紅一號衛星開始，就承擔著航空航天產品配套任務。半個世紀以來，海創電子持續提升技術、產品的可靠性和穩定性，研制生產的各類晶體頻率元器件、敏感元器件在神舟、天宮、天問等各類航天器上大展身手。
海創電子自主研發的晶體頻率元器件溫補晶振、時鐘晶振、晶體諧振器、熱敏電阻器在“神舟十二號”項目中再立新功，在運載火箭的發射、測控、通信及載人飛船在軌飛行、交會對接等系統中發揮著重要的核心關鍵作用。
宇航級芯片是航天航空電子裝備的心臟，對于航天產業至關重要。與消費級芯片相比，宇航級芯片有什么特別之處呢？
首先，發射時要禁得住劇烈的抖動和很高的溫度，才能走出地球。
其次，入軌后，面對太陽面的時候，溫度迅速提升，最高到120°C；背離太陽面的時候，溫度驟減，最低到-150°C。就這樣90分鐘一圈又一圈，周而復始，每圈都是270°C的溫差。
對于電子器件來說，首先要具有耐高溫、耐低溫、經得住劇烈振動等性能。
微電子器件中的數字和模擬集成電路的輻射效應一般分為總劑量效應（TID）、單粒子效應（SEE）和劑量率（Dose Rate）效應。
總劑量效應源于由γ光子、質子和中子照射所引發的氧化層電荷陷阱或位移破壞，包括漏電流增加、MOSFET閾值漂移，以及雙極晶體管的增益衰減。
SEE是由輻射環境中的高能粒子（質子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊微電子電路的敏感區引發的。在ｐ－ｎ結兩端產生電荷的單粒子效應，可引發軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。SEE中的單粒子翻轉會導致電路節點的邏輯狀態發生翻轉。
劑量率效應是由甚高速率的γ或Ｘ射線，在極短時間內作用于電路，并在整個電路內產生光電流引發的，可導致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞。上述情況都會導致芯片損毀。
在太空中，對芯片工作影響最為嚴重的輻射效應當屬“單粒子效應，如何理解單粒子效應（SEE）呢？
芯片中的二極管就像一個小水桶，它是用裝滿水和不裝水兩種狀態來進行運算的，每個小桶就是一個比特，用1和0來表示，實際上是這個二極管充了電或者沒充電（也即它的電壓是高還是低）。
但是，太空中的輻射，會影響這些小水桶的狀態。如果α射線轟擊到芯片上，那么原來是0的小水桶就會變成1，而如果β射線照過來，那么原來是1的小水桶就會變成了0。這樣芯片就會錯亂，可以說完成變成亂碼了。
所以，單粒子翻轉（Single-Event Upsets，SEU）指的是元器件受輻照影響引起電位狀態的跳變，“0”變成“1”，或者“1”變成“0”，但一般不會造成器件的物理性損傷。
除了單粒子翻轉，在輻射環境下，高能粒子能與空氣碰撞產生高能中子（大于10MeV），因為中子不帶電，極易接近原子核，而與原子核發生碰撞，從而使原子核反應產生多種離子。
當中子和硅原子核碰撞時主要發生上圖所示的四種反應，反應產生的離子在芯片硅基上的行為就表現為“載流子發生器”，在硅中局部區域產生大量的電子和空穴，這會導致芯片損傷。
這種損傷輕則使芯片需要過一段時間才能恢復工作，重則直接損壞。
那么宇航級芯片如何做到抗輻射呢？
抗輻射加固主要有設計和工藝兩種加固技術，或者根據需要組合使用這兩種技術。
從廣義上講，抗輻射加固設計包括材料設計、系統設計、結構設計、電路設計、器件設計、封裝設計、軟件設計等。從狹義上講，一般是指采用電路設計和版圖設計減輕電離輻射破壞的方法。
(1) 工藝加固是用特殊的工藝進行抗輻射加固的技術。工藝步驟可以是制造商或軍方專有的，也可以是以加固為目的將特殊的工藝步驟加入到標準制造商的晶圓制造工藝中去。抗輻射加固工藝技術具有高度的專業化屬性和很高的復雜性。
通常來講，工藝制程越小，抗輻照能力越差。因此，為了確保可靠性，一般會選擇較大線寬的制程，而不會一味追求摩爾定律的前沿制程。
標準單元工藝庫是數字芯片的基石。如果把數字芯片看做一個建筑，標準單元工藝庫就是構成建筑的磚塊。標準單元工藝庫包括反相器、與門、寄存器、選擇器、全加器等多種基本單元，每一個標準單元對應著多個不同尺寸(W/L)、不同驅動能力的單元電路，基于這些基本單元即可構成復雜的數字芯片。
鑒于數字芯片的超大規模，已經很難通過全定制電路結構的方式來設計，而直接對商用工藝庫進行加固則是設計成本最低的選擇。在制造廠商提供的標準單元庫基礎上結合抗輻照加固措施，使設計出來的輸入輸出單元庫具有抗輻照能力。加固之后的工藝庫需要晶圓廠流片驗證。
在抗輻照加固方法中，三模冗余（TMR）是最具有代表的容錯機制。同一時間三個功能相同的模塊分別執行一樣的操作，鑒于單粒子翻轉瞬時僅能打翻1路，“三選二”的投票器將會選出其余兩路的正確結果，增強電路系統的可靠性。
三模冗余最顯著優點是糾錯能力強，且設計簡單，大大提高電路可靠性；但缺點也是顯而易見，會將電路增大3倍以上。TMR的方法較為靈活，可根據性能需求在寄存器級、電路級、模塊級等任意層次設計TMR，部分EDA工具也可自動插入。
錯誤檢測與糾正電路（Error Detection And Correction,EDAC）也是一種簡單高效的防護單粒子翻轉的電路設計方法。EDAC 主要依據檢錯、糾錯的原理，通過轉換電路將寫入的數據生成校驗碼并保存，當讀出時靠對校驗碼進行判定，若只有一位出錯系統則自動糾正并將正確的數據輸出，同時還會進行數據的回寫從而覆蓋原來出錯的數據。EDAC盡管糾錯能力強大，但是需要糾錯、譯碼電路，因此結構較為復雜，不適宜用于高性能的數據通道中。EDAC也可用于糾正多bit出錯的情況，但是糾錯電路會更加復雜。
權衡TMR和EDAC的優缺點，通常會在邏輯電路設計中使用TMR，在存儲器讀寫電路中使用EDAC。
單粒子翻轉頻繁出現，必須考慮到翻轉發生之后不影響芯片的整體功能。因此，在架構設計中需要盡可能確保模塊之間保持較強的獨立性，盡可能具備獨立的復位功能，使得在單粒子打翻信號值之后，一方面出錯電路能夠盡快通過復位信號恢復正常；另一方面，確保其他正常工作的模塊不受影響。此外，還需增加異常檢測電路，發現異常即可對電路進行復位。
衛星或飛船在空間飛行，會受到空間各種高能粒子的轟擊，而核動力的月球車等設備本身的核輻射更容易產生中子，對芯片的損傷更大。因而航天級的防護工作，并不是只要用一層鉛層將芯片保護起來這么簡單。
總之，航天芯片不是以性能為首要考慮條件，但是要解決上面的幾個問題，其成本卻不低。除了盡量將小水桶做大之外，還有提高工作電壓，增強外殼防護，采用MCM（多芯片組件）等工藝，還要考慮在極端高低溫環境下的保溫與散熱等因素。這些綜合的措施使得宇航級的芯片昂貴許多。
回顧這些年中國芯片以及宇航級芯片的發展，其實也是有很大的進步的，從我們航天事業不斷取得進步這一點上也可以看出來。
其中比較著名的，是龍芯。龍芯是中國科學院計算所自主研發的通用CPU，采用自主LoongISA指令系統，兼容MIPS指令。2002年8月10日誕生的“龍芯一號”是我國首枚擁有自主知識產權的通用高性能微處理芯片。
龍芯從2001年至今共開發了1號、2號、3號三個系列處理器和龍芯橋片系列，在政企、安全、金融、能源等應用場景得到了廣泛的應用。龍芯1號系列為32位低功耗、低成本處理器，主要面向低端嵌入式和專用應用領域；龍芯2號系列為64位低功耗單核或雙核系列處理器，主要面向工控和終端等領域；龍芯3號系列為64位多核系列處理器, 主要面向桌面和服務器等領域。
2015年3月31日，中國發射首枚使用“龍芯”北斗衛星。新一代北斗衛星上有3個被稱為“單機”的黑盒子，每個約有4本400頁的32開圖書摞起來那么大。其中兩個黑盒子里，每個裝了2片龍芯1E芯片和4片龍芯1F芯片。龍芯1E負責進行常規運算，龍芯1F完成數據采集、開關控制、通訊等功能。
十幾年前，這種宇航級的芯片壟斷在美國的一家公司手中，中國必須通過首腦級別的外交才能買到少數的幾顆。胡偉武帶領團隊在2008年研發出首款抗輻照芯片，并通過了強輻照測試。眼下，蒼茫宇宙中，已經有3顆人造衛星使用了龍芯的抗輻照芯片，最久的已經在軌運行了兩年多，沒有一次被宇宙射線打壞而影響工作。
在龍芯公司里，還有一些格外令人動容的人和事。有一位白發蒼蒼的老人，惹人注目，她是龍芯中科的研究員黃令儀，今年已經八十四歲。龍芯公司起源于中科院計算所，黃令儀以前是中科院計算所的研究員，曾參與過兩彈一星芯片的研發。2001年，得知胡偉武要研發中國自己的芯片，66歲的黃令儀放棄退休，加入到研發隊伍之中。十九年來，龍芯的每個設計方案，每個版圖，黃老都要一一過目，如同檢查學生作業的嚴師一樣。
2019年，北京微電子技術研究所成功研制出國內首個自主可控的宇航用千萬門級高性能可靠FPGA芯片。經過測試，發布的FPGA功能和性能指標已達到了國外對標產品水平，確實是一個振奮人心的消息。
正是無數有志中國人日以繼夜地拼搏努力，我國的芯片產業，航天事業才能得到如此的發展，他們是中國人的楷模，是新時代中國的脊梁。
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