微系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及在航天領域的應用前景

摘 要：本文對航天微系統(tǒng)相關技術的特點、發(fā)展現(xiàn)狀以及該技術在航天領域的應用前景進行了綜述。主要參考國外航天微系統(tǒng)的先進技術，并結合我國相關領域的實際發(fā)展情況，有針對性的對我國現(xiàn)有的微系統(tǒng)總體布局和發(fā)展規(guī)劃提出一些建議，希望能為我國航天微系統(tǒng)技術的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：微系統(tǒng)；航天；發(fā)展現(xiàn)狀；應用前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.092

微系統(tǒng)作為一種新興技術，是基于微電子和微機械等技術發(fā)展而來，它具有高集成度、微型化、高穩(wěn)定性等特點。航天微系統(tǒng)是指專門應用在航天領域的微系統(tǒng)，其技術種類包括單片微波集成電路（MMIC）、專用集成電路（ASIC）、片上系統(tǒng)（SoC）以及混合集成電路（HIC）等。航天微系統(tǒng)技術的應用，可以有效提高航天器產品的功能密度比，也可結合先進的微系統(tǒng)技術，開發(fā)新的航天器設計思路，推動航天技術的發(fā)展[1]。因此，航天微系統(tǒng)技術越來越受到人們的重視。本文結合國外發(fā)達國家的航天微系統(tǒng)的發(fā)展對航天微系統(tǒng)相關技術的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展前景等進行了整理分析，并基于此提出我國在相關技術發(fā)展方面存在的問題，針對這些問題提出建議。

1 航天微系統(tǒng)相關技術綜述

SoC技術是指利用軟硬件聯(lián)合設計以及大規(guī)模集成電路的設計技術，在一塊芯片上同時集成了微處理器、總線接口和存儲器等數字以及模擬IP，完成系統(tǒng)功能的構建。該技術有利于改善系統(tǒng)結構，使之微型化，從而質量和能耗均降低，同時拓寬了系統(tǒng)的數據帶寬，總線吞吐率和運行速率提升。我國的SoC技術處于試驗驗證階段，美國多個空間項目已經應用了此項技術，例如美國的X-2000計劃，就是以SOAC技術實現(xiàn)了電源、通信、傳感器等模塊的集成，使系統(tǒng)微型化，質量和功耗均降低。

ASIC技術是依據系統(tǒng)的特定需求而設計的集成電路，具有結構緊密、反應靈敏、功耗低等特點，ASIC應用于航天系統(tǒng)可明顯提高系統(tǒng)可靠性和抗輻射性，但其研制費用較高。ASIC技術在國外航天領域已有較為成熟的使用經驗，國內也有一定的應用。該技術的發(fā)展重點在于繼續(xù)提高產品的集成度，建設抗輻照加固單元庫等[2]。

HIC技術融合了半導體技術與膜集成技術，它主要是利用膜集成等技術再次對設計好的集成電路進一步集成，通過膜工藝解決系統(tǒng)連線和散熱問題，提高了系統(tǒng)的組裝密度、電性能和可靠性。HIC技術在射頻微波電路設計中應用較多，國外對該技術的應用較為成熟，我國仍處于研制階段。

MMIC是一種針對微波和射頻電路集成設計的技術，它是可以執(zhí)行完整功能的微波集成電路，該技術就是將無源器件、微波有源器件以及傳輸線、互連線等集成到同一半導體基片中。MMIC技術可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，也有利于系統(tǒng)的小型化。該技術較成熟，在通信系統(tǒng)、導航系統(tǒng)和遙感等方面廣泛應用。

2 我國的航天微系統(tǒng)

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀與問題

隨著我國經濟和科學技術的快速發(fā)展，在航天微系統(tǒng)技術方面，我國已經開展了相應的研究工作，并取得了一定進展，但是與國際先進水平仍然具有較大差距。例如基于ASIC技術設計的器件雖然已經進行了在軌試驗和一定的空間應用，但是其制造工藝水平較低，無法與航天發(fā)達國家相抗衡。以下綜述了我國在發(fā)展航天微系統(tǒng)工作中存在的問題：

（1）國有化體制下，考慮自身經濟利益，使得長期發(fā)展規(guī)劃工作滯后。我國的航天領域市場化比例低，對于新技術的研發(fā)，其研發(fā)資金幾乎均來自于國家相關部門財政撥付。而微系統(tǒng)技術能夠極大提升系統(tǒng)性能，大大降低成本。正因如此，使得研發(fā)部門獲得的經濟利益縮水，從而導致研發(fā)單位喪失了新技術研發(fā)的積極性。

（2）我國目前的產業(yè)鏈中，各個環(huán)節(jié)缺乏充分的合作交流，而一套完整的微系統(tǒng)涉及研發(fā)、設計、制造等多個環(huán)節(jié)，需要各個研制部門密切合作才可以制造出成功的微系統(tǒng)。但是，各個部門之間各自把握各自的優(yōu)勢技術，側重考慮自身經濟利益，缺乏深層次的合作交流，因此而導致了行業(yè)壁壘，限制了微系統(tǒng)的發(fā)展。

2.2 發(fā)展建議

針對我國在航天微系統(tǒng)發(fā)展過程中存在的問題，提出以下發(fā)展建議：

（1）深化各部門合作關系。涉及航天微系統(tǒng)領域的各研發(fā)部門和生產企業(yè)應當以長遠的發(fā)展目光建立更深層次的合作關系，通過搭建相應的合作平臺融合各個部門的技術優(yōu)勢，集中優(yōu)勢開展微系統(tǒng)技術研發(fā)。

（2）深化建設知識產權體系。我國的知識產權體系不完善是航天微系統(tǒng)研發(fā)部門間形成行業(yè)壁壘的重要原因，研發(fā)單位的研發(fā)成果得不到絕對的利益保障，也就導致其自身為了維護自身利益而設置保護措施，這極大的影響了部門之間合作機制的建立。

（3）強化產品的可靠性，提升其空間適用性。對微系統(tǒng)器件研究應當區(qū)別于普通器件，由于其工作條件的特殊性，要求的可靠性、容錯性更加嚴格。因此加強航天微系統(tǒng)產品的可靠性研究至關重要。

3 結語

微系統(tǒng)技術在航天領域發(fā)揮著巨大作用，大力發(fā)展微系統(tǒng)技術可促進航天事業(yè)的發(fā)展。盡管我國在微系統(tǒng)技術方面的研發(fā)相比西方航天強國來說才剛剛起步，但只要沿著一條正確的發(fā)展道路，依靠科學的發(fā)展規(guī)劃，我國的微系統(tǒng)技術必然會有一個明亮的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]周慶瑞，孟松，宋堅等.航天微系統(tǒng)技術綜述[J].航天器工程，2014，23（04）：84-91.

[2]張國強，孫瓊閣，辛燕.微系統(tǒng)光學檢測技術及航天應用[C]. 全國光學測試學術交流會，2016.

作者簡介：顧小軍（1981-），男，江蘇鹽城人，大專，助理工程師，從事微波射頻方面的研究。