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国家标准计划《宇航用商业现货(COTS)器件保证指南》由 TC425(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会)归口,TC425SC2(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会宇航电子分会)执行 ,主管部门为国家标准化管理委员会

主要起草单位 中国空间技术研究院

目录

基础信息

计划号
20214550-T-469
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2021-12-31
申报日期
2020-08-13
公示开始日期
2021-11-23
公示截止日期
2021-12-07
标准类别
方法
国际标准分类号
49.045
49 航空器和航天器工程
49.045 结构和结构元件
归口单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会
执行单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会宇航电子分会
主管部门
国家标准化管理委员会

起草单位

目的意义

1. 目的 对于宇航领域应用的高可靠电子元器件质量等级,在相应标准中有专门规定的宇航级质量保证要求,例如国军标S级、美军标V级和S级等,宇航型号选用宇航级器件可以最大程度保证单机可靠性、确保任务成功。

但是鉴于国际形势和我国电子元器件工业基础能力的限制,宇航工程型号上选用低于型号规定等级的元器件不可避免,特别是近年来商业航天、科学探测型号、低成本短周期型号选择现货产品(COTS器件)的需求快速增长,其中以高性能的核心器件需求最为强烈,以满足单机高性能、小型化、低成本的需求。

COTS器件普遍存在使用工作温度范围窄、封装可靠性易受环境影响、生产过程控制的可追溯性差、持续可获得性差以及假货等诸多问题。

考虑到一般COTS器件性能先进、在型号单机中实现的功能较复杂,且应用风险等级较高,因此型号实际装机使用前需单独制定宇航用针对性筛选试验方案,实施升级筛选,挑选合格产品以确保COTS器件在宇航应用中的可靠性。

COTS器件大多是高性能、低成本、小型化、新技术产品,也是宇航电子系统未来发展的焦点,如何在宇航领域的单机系统中可靠应用COTS器件是重点,升级筛选技术方法和要求则是实现COTS器件可靠应用的关键技术。

美国国防部在1994年就制订政策,鼓励采用最好的商业器件,以便在军用设备中早日使用经济上负担得起的前沿电子技术产品。

我国鉴于国际形势的制约,航天型号多年来也一直选用国产和进口COTS器件。

根据前期调研及COTS器件保证的经验来看,目前国内外没有适用于我国宇航用COTS器件升级筛选试验的相关技术标准。

在当前宇航和微电子技术快速发展的大背景下,结合宇航型号对于元器件可靠性和适用性评价要求,继续尽快制定统一的COTS器件升级筛选试验技术标准,固化宇航用COTS器件升级筛选方法和要求,指导并规范升级筛选工作,结合型号应用风险分级,兼顾低成本、短周期保证需求,确保COTS器件不带隐患在宇航型号中使用。

2. 意义 目前,我国宇航对COTS器件的选用主要分为三种情况。

(1)应用等级较高的关键器件由于受到国内生产力的制约,只能选用欧美进口产品。

如大规模集成电路FPGA、ARM、及存储器等。

但此类器件由于受美国禁运政策的影响,很难采购到通过美军标MIL-PRF-38535认证的选用目录内的器件或抗辐照高等级器件,因此只能退而求其次采购同类型低等级产品。

如XILINX公司的Virtex系列FPGA,目前型号大量选用厂家M级非抗辐照产品;以及ACTEL公司反熔丝系列FPGA,在16年采购RTAX1000抗辐照产品时曾采购到假货,因此截至目前型号全部选用非抗辐照AX1000系列产品。

然而此类器件在单机中均为应用等级较高的关键器件,因此必须经过严格的升级筛选确保其可靠性。

(2)型号中使用的一些高性能高技术指标的先进器件国内外市场上无军品供货,只能选择工业级或商业级民用器件。

如空间站用千兆、万兆以太网光收发一体组件中选用的半导体激光器驱动芯片GN1157,其传输速率可达11.3Gb/s;以及Everspin公司生产的工业级toggle MRAM,目前也大量应用于型号。

此类器件亦需根据其特殊的工作原理、生产制造工艺及可靠性隐患制定针对性的升级筛选方案进行筛选,从而保证其可靠性。

(3)在商业航天快速发展的大背景下,快速、低成本质量保证是需求大趋势,有别于全过程控制的传统军用及宇航等级器件,作为可获得性极强的成熟货架产品,COTS器件经过升级筛选后即可用于型号,世界范围内看已被大量应用于小卫星、微小卫星等低成本宇航型号。

国外在COTS器件保证技术方面非常重视,在不同的航天机构、宇航公司已在各自成功经验基础上形成了筛选方法,但目前还没有统一标准;国内各航天单位针对COTS器件的选用及质量保证要求都已经初步建立了自己的规范,但并未发布统一的行标、国标及国军标等标准。

基于以上三种情况,本标准的制定意义即为我国宇航选用的COTS器件提供统一的升级筛选方法和要求,指导宇航型号用户开展COTS器件的低成本、短周期质量保证工作,确保选用的COTS器件应用可靠性。

本标准的制定将为国内外的COTS器件应用于宇航型号建立渠道,并且与GJB548、GJB597、GJB2438等军用标准兼容,有力推动军民标准融合。

范围和主要技术内容

1. 范围 本标准规定了宇航用COTS器件升级筛选试验的组织机构与职责、筛选流程、筛选项目、筛选方法和技术要求。 本标准适用于宇航用COTS器件的升级筛选试验,包括半导体集成电路、半导体分立器件。其他类型元器件可参考使用。 2. 主要技术内容 本标准主要技术内容拟包括COTS器件升级筛选的一般要求与详细要求。一般要求中除对人员、设备、环境等基本要素提出要求外,对筛选、考核、抗辐照、结构分析单独提出了原则性要求;详细要求中主要对升级筛选的流程、试验项目、方法进行了详细规定。对主要技术内容如下: 1) 升级筛选流程:对于首次选用的器件应进行结构分析,与抗辐射能力评估。若结论合格则继续进行筛选与考核试验。筛选与考核试验流程参考EEE-0INST-002、PEM-INST-001与MIL-STD-883制定; 2) 升级筛选试验项目:筛选、考核与DPA试验项目均按照封装进行分类规定。分为密封集成器件与塑封器件。 3) 升级筛选试验方法:试验方法主要参考MIL-STD-883与PEM-INST-001。 4) 资料性附录中给出了器件电测试与老炼试验的具体技术要求。针对不同类型的集成电路,分别给出了必测参数、参数变化率计算项、以及静态与动态老炼偏置施加方法。