Con un legado de 70 años en el espacio, Renesas-Intersil envía circuitos integrados Rad-Hard a bordo de la perseverancia

Renesas tiene motivos para celebrar el aterrizaje de Perseverance el 18 de febrero de 2022. La carga útil de Perseverance incluyó 20 circuitos integrados (IC) endurecidos por radiación (rad-hard) de la marca Intersil de Renesas a bordo, continuando la misión de la compañía como un participante importante en misiones espaciales. Renesas anunció su contribución a la misión del rover a Marte en agosto de 2020.
"Renesas se enorgullece y honra de ser parte de la misión Perseverancia Marte 2020 que allanará el camino para futuras misiones humanas a la Luna y Marte", dice Philip Chesley, vicepresidente de la División Comercial Industrial y de Comunicaciones de Renesas.

Una selección de paquetes de circuitos integrados endurecidos por radiación, que albergan componentes electrónicos de grado espacial de Renesas-Intersil. Imagen utilizada cortesía de Renesas.

Otros anuncios de Renesas sobre misiones espaciales importantes recientes que operan con tecnología Intersil incluyen la misión de recuperación de muestras de asteroides de seis años de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) lanzada en 2014 y la nave espacial Orion de la NASA en 2015.

De la Voyager 1 a la perseverancia

Rastreando la larga historia de la electrónica en el espacio, la marca Intersil de Renesas tiene un linaje venerable que se remonta a la década de 1950. La experiencia de Renesas-Intersil en circuitos electrónicos para sistemas espaciales se remonta a dos hombres, Homer Denius y Geroge Shaw, quienes fundaron Radiation Inc. en 1950.
Inicialmente operando desde un pequeño espacio en la Estación Aérea Naval, en Melbourne, Florida, y a través de una serie de adquisiciones corporativas que abarcan siete décadas, una compañía de doce se convirtió en un actor importante en misiones espaciales que van desde la Voyager 1 (1977) hasta la Perseverancia. (2022).

Empleados de Radiation Inc. de pie alrededor de un osciloscopio (1958). Imagen utilizada por cortesía de Florida Memory

En 1967, después de ser adquirida por Harris Corporation, la compañía había crecido a 12.000 personas y continuaría desarrollando tecnologías para la carrera espacial, pero también se estaba aventurando en productos comerciales en la industria de las telecomunicaciones.
En 1999, Intersil se separó de Harris para formar un negocio de semiconductores más ágil. Continuó desarrollando su experiencia en la fabricación de obleas endurecidas por radiación, incluida la construcción de su propia instalación de prueba de dosis bajas.
Finalmente, en 2017, Renesas adquirió Intersil para convertirse en el "principal proveedor de semiconductores avanzados".

Desafíos de diseño para sistemas basados ​​en el espacio

Las tecnologías Intersil rad-hard de Renesas se someten a pruebas exhaustivas para detectar dos tipos de peligros importantes en el espacio: exposición a dosis de ionización total (TID) y efectos de evento único (SEE).
La dosis ionizante total es la cantidad total de radiación de exposición acumulada durante la vida útil de los componentes. La prueba de TID se completa con dosis altas (50rad (Si) / s) y tasas de dosis bajas.
Los efectos de un solo evento, como el agotamiento de un solo evento (SEB) o el transitorio de un solo evento (SET), son eventos estadísticamente poco comunes pero mucho más destructivos causados ​​por el impacto de partículas de alta energía en los propios paquetes electrónicos.

La integración monolítica de los circuitos de carga útil de telecomunicaciones puede reducir el tamaño de la huella en "hasta un 50%", según Renesas-Intersil. Imagen utilizada cortesía de Renesas.

Más allá de la radiación, el tamaño de la carga útil es una preocupación importante para cualquier misión espacial. SWaP, también conocido como “espacio, peso y potencia”, continúa impulsando la integración de componentes en tamaños de paquete más pequeños con más funcionalidad.
Por ejemplo, Intersil afirma que el ISL72814SEH es el primer circuito radical que integra decodificadores, cambiadores de nivel con 16 canales, en un diseño monolítico.

Cámaras de prueba personalizadas para aumentar la confiabilidad de los componentes

Intersil construyó una cámara de prueba de dosis baja en Palm Bay, Florida (que se muestra a continuación) para realizar más de 300 pruebas de oblea por oblea por año (64 DUT durante un período de dos meses).

La cámara de irradiación de dosis baja, ubicada en Palm Bay Florida, que muestra la fuente emergente y las rejillas para sostener los segmentos de obleas bajo prueba. Imagen utilizada cortesía de Renesas.

Si bien las pruebas de dosis alta se pueden completar en el transcurso de una tarde, no ocurre lo mismo con las pruebas de dosis baja. Según Renesas-Intersil, el plazo para la prueba de dosis baja a 1 mRad (Si) / s es de aproximadamente 60 días.
Las pruebas de dosis bajas tienen una métrica mejorada de confiabilidad de los componentes, y Renesas-Intersil está moviendo sus categorías de productos hacia el cumplimiento de los TID de prueba de dosis bajas entre 50 krad y 100 krad.

Vista conceptual de la fuente puntual de radiación, en la cámara, con obleas de "dispositivo bajo prueba". Las paredes de concreto de 36 ”de espesor brindan aislamiento desde la cámara de prueba hacia el exterior. Imagen utilizada cortesía de Renesas.

Durante más de 70 años, Renesas-Intersil ha desarrollado componentes electrónicos de grado espacial que se prueban y respaldan rigurosamente durante todo el ciclo de vida del diseño. Actualmente, envía más de mil millones de circuitos integrados por año, todos los cuales cumplen con los estándares de alta confiabilidad, como MIL-PRF-38535 / QML.

La tecnología detrás de la perseverancia

Los circuitos integrados de Renesas-Intersil son solo una de las muchas hazañas de ingeniería a bordo del Perseverance. Vea algunos otros detalles sobre el diseño del rover a continuación.

---

Desde la perspectiva del diseño, ¿qué tecnologías de nivel de pala le interesan? Cuéntanoslo en los comentarios a continuación.