반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

다양한 수준의 방사선 검증 버전으로의 이전에 앞서
상용 디바이스로 개발을 시작할 수 있어 소요 시간과 비용 절감 가능

뉴스페이스(NewSpace)에서 주요 우주탐사 임무에 이르기까지, 항공우주 애플리케이션 개발자들은 각기 다른 방사능 요건에 대한 임무에 따라 개발 단계 조정 및 개발 기간, 비용을 줄여야 한다. 이런 상황을 돕기 위해 마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적인 리더인 마이크로칩테크놀로지(북아시아 총괄 및 한국대표: 한병돈)는 방사선 요건에 따른 등급 조정이 가능하고 항공우주용으로 인증 받은 COTS(Commercial Off-the-Shelf) 기술 기반의 저비용 및 폭넓은 에코시스템이라는 장점을 결합시킨 항공우주분야 산업 최초의 Arm® 기반 마이크로컨트롤러(MCU)를 새롭게 출시했다. 오토모티브 인증 제품인 SAMV71에 기반을 둔 SAMV71Q21RT 내방사선(radiation-tolerant) MCU 와 SAMRH71 방사선 내성 강화(radiation-hardened) MCU는 널리 이용되는 Arm Cortex®-M7 시스템-온-칩(SoC)을 활용하여 항공우주 시스템에서의 보다 긴밀한 통합, 비용 절감 및 성능 향상을 구현한다.

SAMV71Q21RT와 SAMRH71는 소프트웨어 개발자들이 항공우주 등급 부품을 이용하기 전에 SAMV71 COTS 디바이스로 개발을 시작할 수 있게 함으로써 개발에 필요한 시간 및 비용을 크게 단축시킨다. 두 제품은 소프트웨어 라이브러리, 보드 지원 패키지(Board Support Package: BSP), 운영체제(OS) 1단계 포팅(first level of porting) 등 동일한 에코시스템을 공유하기 때문에 SAMV71의 모든 소프트웨어 개발 툴 체인 활용이 가능하다. COTS 디바이스를 이용한 초기 개발이 끝나고 나면, 모든 소프트웨어 개발내용은 안정성 높은 플라스틱 패키지 또는 우주용 세라믹 패키지로 제조되는 내방사선 또는 방사선 내성 강화 제품으로 쉽게 이전될 수 있다. SAMV71Q21RT 내방사선 MCU는 COTS 마스크 세트 전체를 재사용하며 핀아웃 호환성을 제공함으로써 COTS에서 우주용 부품으로 즉각적인 전환이 가능하다.

SAMV71Q21RT의 방사 성능은 저궤도(Low Earth Orbit: LEO) 위성단(satellite constellations)과 로봇공학 등 뉴스페이스 애플리케이션에 적합하며, SAMRH71은 자이로스코프와 별 추적기 장비와 같이 더욱 핵심적인 하위 시스템에 적합하다. SAMV71Q21RT 내방사선 디바이스는 래치업 면역과 30Krad(Si) 의 누적 방사선량(accumulated TID)을 보장하며 중이온에 의해 파괴되지 않는다. 두 제품 모두 최대 62 MeV.cm²/mg까지 단일 이벤트 래치업(Single-Event Latchup: SEK)에 완벽한 내성을 갖는다.

SAMRH71 방사선 내성 강화 MCU는 특별히 딥 스페이스 애플리케이션에 맞게 개발되었으며 다음과 같은 방사 성능을 목표로 제작되었다.

• 100 Krad(Si) 이상의 누적 방사선량
• 최대 20 MeV.cm²/mg까지 단일 이벤트 업셋(Single Event Upset: SEU) 선형 에너지 전이(Linear Energy Transfer: LET)가 발생하지 않으며 시스템 완화 (system mitigation) 없음
• 단일 이벤트 기능 저하(Single-Event Functional Interrupts: SEFI)가 발생하지 않아 모든 메모리의 무결성 확보

Arm Cortex-M7 코어를 기반으로 하는 SAMV71Q21RT와 SAMRH71은 항공우주 애플리케이션에서의 오랜 사용 수명을 지원하기 위해 고성능 및 저전력 동작이 가능하다. 방사능에 대한 보호와 시스템 완화 관리를 위해 디바이스 구조에 오류정정 회로(Error-correcting Code: ECC) 메모리, 무결성 점검 모니터(Integrity Check Monitor: ICM), 메모리 보호 유닛(Memory Protection Unit: MPU) 등 장애 관리(fault management) 및 데이터 무결성 기능이 포함되어 있다. SAMV71Q21RT와 SAMRH71는 또한 우주 시스템의 커넥티비티 요건 변화에 대응하기 위해 CAN FD와 이더넷(Ethernet) AVB/TSN 기능을 갖추고 있다. 딥 스페이스 애플리케이션에 대한 지원 강화를 목적으로 SAMRH71은 스페이스와이어(SpaceWire)와 MIL-STD-1553 인터페이스를 통해 컨트롤 및 최대 200Mbit/s의 고속 데이터 관리를 지원한다.

마이크로칩의 항공우주방위사업부 밥 뱀폴라(Bob Vampola) 부사장은 “업계 최초의 내방사선, 방사성 내성 강화 Arm Cortex-M7 MCU인 SAMV71Q21RT와 SAMRH71은 자동차 시장에서부터 항공우주 애플리케이션에 이르기까지, 성능이 입증된 시스템-온-칩 아키텍처를 폭넓게 제공한다”며, “마이크로칩의 COTS 기반 내방사선 및 방사선 내성 강화 방식을 활용한 이 디바이스들은 개발자들로 하여금 적격 부품을 사용하기 전 단계에서 비교적 저렴한 비용으로 프로토타이핑을 즉시 시작할 수 있도록 한다”고 밝혔다.

개발 도구
개발자들은 ATSAMV71-XULT 평가 보드를 이용하여 개발 과정을 단순화하고 출시까지 걸리는 기간을 단축시킬 수 있다. 이 디바이스는 아트멜 스튜디오(Atmel Studio)의 통합개발환경(Integrated Development Environment: IDE)을 통해 개발, 디버깅, 소프트웨어 라이브러리 관련 지원을 받는다. 이들 디바이스는 또한 2019년 중순까지 MPLAB® 하모니(Harmony) 3.0 버전을 통해 지원될 예정이다.

구입
CQFP256 세라믹 패키지형 SAMRH71은 샘플링이 가능하며, SAMV71Q21RT의 경우 다음 4 가지 유형의 제품으로 양산이 가능하다.

• SAMV71Q21RT-DHB-E 세라믹 프로토타입 QFP144패키지
• SAMV71Q21RT-DHB-MQ 세라믹 항공우주용 QFP144 패키지(QMLQ 동급)
• SAMV71Q21RT-DHB-SV 세라믹 항공우주용 QFP144패키지(QMLV 동급)
• SAMV71Q21RT-DHB-MQ 플라스틱QFP144 패키지(AQEC 고안정성 인증)

보다 자세한 내용은 마이크로칩 대리점이나 공인 판매업체에 문의하여 확인할 수 있다.

참고자료
고화질 이미지는 플리커(Flickr) 또는 보도자료 문의처를 통해 제공된다.
• 애플리케이션 이미지: https://www.flickr.com/photos/microchiptechnology/46749696124
• SAMV71Q21RT 칩 이미지: https://www.flickr.com/photos/microchiptechnology/46749696434/in/photostream/
• SAMRH71 칩 이미지: https://www.flickr.com/photos/microchiptechnology/46749696894