FPGAs mit bleifreien Flip-Chip-Bumps und Weltraumqualifizierung

FPGA-EDA

Die strahlungstoleranten FPGAs RTG4 von Microchip Technology besitzen bleifreie Flip-Chip-Bumps und wurden für kritische Raumfahrtprogramme mit dem Status der Qualified Manufacturers List (QML) Klasse V zugelassen.



Im Gegensatz zu SRAM-basierten FPGAs bietet die in der RTG4-Reihe genutzte Programmiertechnik eine geringe statische Verlustleistung. Dies trägt dazu bei, die in Raumfahrzeugen häufig auftreten thermischen Probleme besser zu bewältigen. RTG4-FPGAs verbrauchen im Vergleich zu entsprechenden SRAM-FPGAs nur einen Bruchteil des Stroms, weisen bei Strahlung keinerlei Konfigurationsstörungen auf und erfordern daher keine Abhilfemaßnahmen.


Um die QML-Klasse-V-Qualifizierung zu erreichen…

wurden die FPGAs Zuverlässigkeitstests unterzogen, bei denen sie bis zu 2000 thermische Zyklen von -65 bis 150°C Sperrschichttemperatur durchliefen. Die bleifreien Flip-Chip-Bump-Verbindungen erfüllten die Prüfkriterien laut Hersteller gemäß MIL-PRF-38535 und wiesen keine Anzeichen von Zinn-Whiskern auf. Der Flip-Chip-Bump befindet sich innerhalb des FPGA-Gehäuses, sodass die Umstellung auf bleifreie Bump-RTG4-FPGAs keine Auswirkungen auf das Design, das Reflow-Lötprofil, das Wärmemanagement oder den Ablauf der Leiterplattenbestückung hat.

Microchip bietet diverse strahlungsfeste/-tolerante Lösungen, zu denen RT-PolarFire-FPGAs (QML-Klasse Q) und Sub-QML-FPGAs gehören, die die Lücke zwischen herkömmlichen QML- und COTS-Bauteilen (Commercial Off-The-Shelf) schließen. Eine Liste der FPGA- und Mixed-Signal-IC-Teilenummern von Microchip sowie der entsprechenden Zeichnungsnummern der DLA finden sich im DLA Cross Reference Guide.


Entwicklungstools

RTG4-FPGAs werden durch Entwicklungskits, mechanische Muster und Daisy-Chain-Pakete für die Validierung und das Testen von Platinen unterstützt. Die Libero SoC Design Suite ermöglicht den RTL-Einstieg durch Programmierung und enthält eine IP-Bibliothek, Referenzdesigns und Entwicklungskits.