宇航芯片不同寻常的飞天之路

□本报记者 廉颖婷

□本报通讯员 丛山 张科辉

9月1日，神舟十四号航天员乘组圆满完成空间站问天实验舱首次出舱任务，中国空间站建造之路又向前迈进一步。在这条宏大的航天强国之路上，有一条独属于微小元器件的“飞天之路”。

作为中国空间站上实现关键功能的最小个体，宇航芯片等电子元器件对任务成败意义重大。宇航芯片相当于航天器的细胞甚至心脏，细胞不健康，心脏不强大，块头再大也不算强。近年来，在航天科技集团五院宇航物资保障事业部和众多国内生产厂商携手努力下，一大批国产宇航高端芯片应运而生，元器件质量、可靠性稳步提高，让“中国芯”的飞天之路更高、更远、更宽广。

全面质量控制成就“先天优异”

出色的设计，仅仅是赋予了宇航芯片诞生的条件，这并不能确保每一批次、每一只芯片都是胜任航天任务的高质量产品。尤其是复杂高端的新研国产芯片，在研制生产初期设计、工艺成熟度不高，离航天型号稳定应用需求尚有很大差距。

为弥补这一差距，航天科技集团五院研制人员充分研究国产新研元器件产品特点和质量形势，运用全面质量控制理论和系统工程理论，创建了宇航元器件过程控制体系（PCS）。PCS全心关注国产宇航芯片的生产全过程，在主要元器件生产厂都已建立运行，通过统一的体系化工作，对质量特性全要素管控，大大提高了国产宇航芯片的固有质量，让一批批优质“中国芯”走下生产线，持续壮大国产宇航芯片队伍。

千锤百炼方为“天之骄子”

尽管宇航芯片个个“先天优异”，但是它们的工作环境极为苛刻。因此，数量众多的芯片在生产制造后，并不会直接在航天型号上装机使用，而是被送到具备专业宇航检测和试验条件的航天科技集团五院开展严格而全面的检查。只有经过地面试验千锤百炼的佼佼者，才能奔赴梦想的天宇。

据航天科技集团五院宇航物资保障事业部元器件工程试验中心主任王征介绍：“作为经过加固设计，在一流的工艺线上生产的宇航芯片，已经是国产芯片的翘楚，但每个批次中，我们仍要随机抽取若干个进行破坏性物理分析（DPA）。DPA是判断宇航芯片是否存在批次性质量问题的关键一招，对于杜绝批次性质量问题发生具有重要意义。”

DPA试验检验流程包括外部目检、X射线检查、粒子碰撞噪声检测（PIND试验）、密封试验、内部气氛含量、内部目检、扫描电子显微镜检查（SEM检查）、键合强度、芯片剪切……

接受初筛的宇航芯片要经过多道检验，合格后才有上岗资格，确保自身在设计、结构、材料、制造质量等方面可以满足严酷的宇航应用要求。可以说，同批次拥有相同基因的芯片样品在经过DPA试验后，很大程度上把好了质量的第一关。

此外，面对种类繁多的宇航芯片，为确保测试有效性，航天科技集团五院测试开发专业团队还针对型号不同需求，量身定制各类测试程序。在他们每年完成的200余项新型、复杂器件的测试程序开发中，其中接近一半为复杂大规模器件的测试程序，有力保证了测试覆盖芯片内部所有的资源及应用工况，做到既不漏检芯片功能，也不损坏芯片结构，确保“中国芯”放心飞天。

最终，只有顺利通过全部试验项目的芯片，才能获得合格证，证明其质量满足宇航用元器件的要求。也就是在这一刻，这些芯片才真正意义上可以被称之为宇航芯片，这仿佛是“中国芯”的成人礼。

应用指南全解析发挥芯片“大才能”

经过层层筛选与考核，国产宇航芯片伴随着合格证，终于来到装配现场，踏上执行飞天任务的起点。

在装配现场，仍然有航天科技集团五院研制人员熟悉的身影。为了发挥“中国芯”的最大效能，他们根据前期试验情况编制了包含芯片特性曲线，电应力、温度应力、机械应力极限、典型应用指导等内容的芯片应用指南，用以指导用户使用，以便发挥出芯片的最优性能。

如今，无数寄托着航天人信心与期盼的“中国芯”逐梦太空、遨游星辰，在茫茫宇宙中贡献着自己的航天力量，成为我国航天科技自立自强的真实写照。