闪存在太空中存在哪些优缺点

Microchip 最近将其商用现货 （COTS） 耐辐射技术扩展到闪存。但是，闪存在太空中存在哪些优缺点？

设计电子产品具有足够的挑战性，但在为太空设计电子产品时，挑战变得更大。对辐射耐受性的要求通常会限制这些设计中组件的选择，导致空间合格组件不如地面组件先进。

为了推动太空电子技术的发展，Microchip 宣布推出用于太空应用 的新系列耐辐射闪存器件。

在本文中，我们将了解闪存在太空设备中的位置、该技术面临的挑战以及 Microchip 将带来什么。

闪存对空间的好处

最近在电子空间应用中流行的一种技术是闪存。

这项技术被视为有利于太空应用的原因是闪存是非易失性的。在空间应用的情况下，非易失性存储器可能是有益的，因为非易失性存储器不需要备用电池来维持其状态。

在像卫星或宇宙飞船这样的应用程序中，每一克都很重要，并且需要的硬件越少越好。

闪存的高级应用图。图片由Caramia 等人提供

与其他非易失性存储器不同，闪存具有作为高密度设备的额外好处。这意味着，通过在太空应用中使用闪存，设计人员可以在小体积内确保高存储容量。

最后，与硬盘内存相比，闪存也更省电。同样，该属性在空间中至关重要，因为可用电源有限，设计人员理想情况下希望给定设备使用尽可能小的电池。

闪存对太空的挑战

尽管闪存在太空应用中有许多优势，但它仍面临着一些严重的限制，阻碍了其广泛采用。

闪存在太空中面临的重大挑战之一是其对辐射影响的固有敏感性。特别是，众所周知，基于 NAND 的闪存特别容易受到单事件效应 （SEE） 和总电离剂量 （TID） 退化的影响，这会导致存储数据的损坏和丢失。

据美国宇航局的研究人员称，这可归因于传统 NAND 闪存单元的结构，该单元将许多晶体管串联堆叠，使其本质上对总剂量照射引起的栅极阈值变化更加敏感。

三星 KM29N16000 的示例 NAND 单元结构。

解决此问题的一种方法是让许多闪存设备利用诸如纠错码 （ECC） 算法之类的工具来检测和纠正内存错误。空间级闪存需要复杂的 ECC，需要更大的区域和计算开销。有些人甚至认为，为了提高闪存对辐射的耐受性，有必要重新考虑设备架构。

Microchip 的 SuperFlash 技术

最近，Microchip 宣布已扩展其耐辐射、商用现货设备系列，包括其 SuperFlash 技术。

这款名为SST26LF064RT的新产品是一款耐辐射串行四通道 I/O 闪存器件，专为恶劣的空间应用而设计。据称，与传统的叠栅架构相比，该器件采用全新的专有分裂栅单元架构，可提高性能、数据保留和可靠性。

SST26LF064RT 的功能框图。

新架构的一个重要结果是 SST26LF064RT 可以承受 50 千弧度的总 TID 以及 《 3.33E-14 次翻转/比特天的单事件翻转率。总之，这些在不耐受性方面的改进使该设备能够满足太空要求。

根据数据表，该设备本身可以在最高 80 MHz 的频率下运行，同时可以承受多达 10，000 次循环和 20 年的数据保留估计。

Microchip 声称，该设备非常适合在低地球轨道 （LEO） 等恶劣辐射环境中运行的系统，其中保护数字存储器至关重要。

总而言之，这种新设备似乎是保持太空技术进步的有用步骤。