Chip resistenti alle radiazioni tutti italiani

Chip resistenti alle radiazioni tutti italiani

L’Agenzia Spaziale Italiana ha ufficialmente finanziato il progetto RAD-PROM per lo sviluppo di PROM rad-hard per applicazioni nello spazio, che è stato affidato all’azienda milanese RedCat Devices, specializzata nello sviluppo di convertitori di segnale analogico/digitale e digitale/analogico e di memorie, sia volatili che non volatili, per il settore aerospaziale.

https://www.asi.it/it/news/una-cella-di-memoria-made-in-italy-nello-space-market

L’ASI, tramite il PM del progetto Luca Fasano, spiega sul suo sito che lo scopo di questo nuovo progetto è realizzare un’innovativa cella di memoria non-volatile di tipo AntiFuse capace di resistere alle radiazioni ionizzanti, impiegando tecnologie utilizzate per la produzione di circuiti integrati standard di tipo CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) disponibili sul mercato. I circuiti integrati che utilizzano la tecnologia “antifuse” impiegano una barriera sottile di materiale dielettrico di silicio amorfo (circa 9 nanometri di nitruro di silicio) tra due conduttori metallici. Quando viene applicata una tensione sufficientemente alta (mediante un breve impulso di circa 1 millisecondo dell’ampiezza di circa 16 volt), tutto il silicio amorfo si trasforma in una lega policristallina silicio-metallo che è conduttiva e presenta una bassa resistenza.

È noto ormai da tempo che i circuiti elettronici che vengono caricati a bordo di sonde e satelliti devono resistere al bombardamento di radiazioni spaziali se si vuole che i mezzi restino nello Spazio a lungo senza malfunzionamenti. Una enorme precisione è determinante per creare leghe ad alta entropia, materiali scoperti di recente e che di solito sono l’unione di almeno 5 diversi elementi. Estremamente resistenti e duttili, sono ideali per realizzare oggetti che devono resistere a un lancio e poi restare in orbita.

Nel caso della sonda Juno, per esempio, sono stati usati il tantalio e il tungsteno come elementi droganti nella realizzazione di una speciale camera antiradiazioni. Uno spazio che ospita circuiti che altrimenti sarebbero danneggiati e non potrebbero funzionare nello Spazio.

La camera antiradiazioni di Juno è quasi interamente in titanio, e anche questo dettaglio rappresenta un esperimento importante per la sonda che sta osservando Giove. Perché se è chiaro che non si può costruire un’astronave senza metterci dentro dei computer, lo è anche il fatto che l’elettronica va protetta dalle radiazioni se vogliamo sperare di costruire mezzi che restino nello Spazio a lungo e che siano anche di dimensioni sufficienti per trasportare un equipaggio umano.

In passato sono stati usati chip ampiamente rodati ma questo sarà argomento di un prossimo articolo

Cristiano Calligaro, CEO di RedCat Devices, ha spiegato che l’approccio della sua azienda è differente: i chip stessi devono resistere alle radiazioni. “Si tratta dello sviluppo di una tecnologia per realizzare memorie non volatili per applicazioni spaziali. Rispetto a soluzioni pregresse la differenza di questo progetto è che viene eseguito il disegno a livello di layout fisico del dispositivo, in modo che venga compensato il degrado dovuto alle radiazioni. In altre parole, attraverso un design accurato è possibile ottenere dei dispositivi che mitighino gli effetti delle radiazioni. È una competenza che abbiamo da più di dieci anni: sostanzialmente utilizziamo tecnologie standard per le quali facciamo però un design dedicato“.

Eliminazione della schermatura esterna

Si cerca di evitare la schermatura perché aggiunge costi, dimensioni e peso. E le radiazioni passano comunque, anche se con la schermatura si riesce a ridurle. Il loro design è fatto in modo tale da compensare gli effetti del degrado dovuti alle radiazioni. Non si tratta infatti di una correzione degli errori, ma di evitare l’effetto degenerativo delle informazioni innescato delle radiazioni e dovuto a fenomeni fisici all’interno del dispositivo. Prendendo opportune precauzioni si riesce a evitare l’errore. La correzione dell’errore è comunque una procedura sempre necessaria ma successiva.

Che tipo di prodotti si useranno

Essenzialmente memorie di piccolo taglio che conterranno di fatto i sistemi operativi di bordo dei satelliti, e più in generale dei computer con sistema operativo a bordo di satelliti o sonde. I computer dei satelliti sono un po’ come quelli che usiamo noi tutti: hanno un sistema operativo che deve essere immagazzinato. Nella imminenza di una tempesta solare nota alcuni satelliti o anche specifiche parti di essi vengono spenti per proteggerli, una volta passato il rischio viene fatto il boot leggendo il sistema operativo da una memoria che deve essere particolarmente affidabile. Lo scopo di questo tipo di chip è proprio la realizzazione di un componente che sia in grado di contenere il sistema operativo del satellite, oppure le mappe stellari che sono indispensabili ai satelliti per essere in grado di orientarsi.

Quali sono i tempi di sviluppo?

Nei prossimi due anni si dovranno fare tutti i test ed i coolaudi, affermano che hanno già un’idea molto chiara di come procedere grazie alla esperienza già acquisita, si legge tra le righe delle loro affermazioni l’intento di creare una propria proprietà intellettuale e farla fruttare al meglio per il futuro, non male per una star tap nata nel 2006.

Il finanziamento al progetto RAD-PROM fa parte degli obiettivi operativi e delle linee programmatiche e di investimento dell’ASI, in particolare per quanto riguarda il potenziamento delle Tecnologie di base, così come riportato nel Documento di Visione Strategica decennale (2010-2020).

Il mio sincero augurio è che abbiano il successo che meritano per tenere alta la fama dell’ingegno italiano che il mondo ci invidia.

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