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Depuis le vaisseau spatial de chasse aux comètes « Deep Impact » et le véhicule d’exploration de Mars « Curiosity », qui embarquaient tout deux l’un des processeur considéré de qualité spatiale révolutionnaire, on constate que le monde a radicalement changé au cours des deux décennies. Un rapport publié par le Forum économique mondial estime que le secteur du matériel spatial et des services spatiaux devrait croître à un TCAC de 7 %, passant de 344 milliards de dollars en 2023 à 755 milliards de dollars d’ici 2035. Pour soutenir un marché spatial mondial diversifié et en croissance, face à une variété toujours plus importante en besoins informatiques, incluant des applications plus autonomes, Microchip Technology a lancé les premiers dispositifs de sa famille prévue de microprocesseurs (MPU) PIC64 Haute-Performance Spaceflight Computing (PIC64-HPSC).

Les MPU PIC64-HPSC sont des dispositifs tolérants aux radiations et aux pannes. Ils marquent un grand pas technologique avec les générations précédentes pour les solutions de « Space Computing » embarquée pour vols spatiaux.Cette solution que Microchip fournit à la NASA, mais aussi à toute l’industrie aérospatiale et de défense intègre des processeurs RISC-V® largement adoptés, augmentés en performance grâce à un jeu d’instructions étendu pour le traitement vectoriel prenant en charge les applications d’intelligence artificielle/apprentissage automatique (IA/ML). Les PIC64-HPSC disposent également d’une suite de fonctionnalités ainsi que d’une interface de protocoles standard de l’industrie qui n’étaient pas disponibles auparavant pour les applications spatiales. Un écosystème composé de partenaires de plus en plus nombreux est en cours de constitution pour accélérer le développement de solutions intégrées au niveau du système. Cet écosystème comprend des ordinateurs (ou « space computers ») « Single-Board » (SBCs), des composants auxiliaires de rang spatiale et un réseau de partenaires logiciels commerciaux et open source.

« Il ne s’agit d’un pas de géant dans l’avancement et la modernisation de l’écosystème technologique de l’avionique spatiale et des charges utiles », a déclaré Maher Fahmi, vice-président de la division communications de Microchip Technology. « La famille PIC64-HPSC témoigne de l’héritage de longue date de Microchip en matière de vols spatiaux et de notre engagement à fournir des solutions fondées sur des technologies de pointe et une approche système globale pour accélérer le processus de développement de nos clients »

On distingue deux versions du PIC64-HPSC :

 Le PIC64-HPSC RH résistant aux radiations (RH) est conçu pour donner aux missions autonomes la puissance de traitement locale nécessaire pour exécuter des tâches en temps réel et la gestion de l’énergie optimale dans des conditions spatiales très contraignantes comme le déplacement du rover sur la surface de la Lune. Tout cela permet des missions de longue durée dans l’espace lointain comme pour les expéditions sur Mars nécessitant une consommation d’énergie extrêmement faible tout en résistant à des conditions spatiales difficiles.

 Pour le secteur spatial commercial, le PIC64-HPSC RT tolérant aux radiations (RT) est conçu pour répondre aux besoins des constellations en orbite terrestre basse (LEO) où les fournisseurs de systèmes doivent donner la priorité au faible coût plutôt qu’à la longévité, tout en offrant également la tolérance aux pannes élevée, ce qui est vital pour la fiabilité des services 24 heures sur 24 et la cybersécurité des actifs spatiaux.

Les cartes-mères PIC64-HPSC offrent une variété de fonctionnalités, dont beaucoup n’étaient pas disponibles auparavant pour les applications informatiques spatiales, notamment :

 Architecture MPU 64 bits de qualité spatiale : comprend huit cœurs de processeur SiFive® RISC-V X280 64 bits prenant en charge la virtualisation et le fonctionnement en temps réel, avec des extensions vectorielles pouvant fournir jusqu’à 2 TOPS (int8) ou 1 TFLOPS (bfloat16) de performances vectorielles pour la mise en œuvre du traitement AI/ML pour les missions autonomes.

 Connectivité réseau haut débit : comprend un switch Ethernet Time Sensitive Networking (TSN) 240 Gbit/s pour une connectivité 10 GbE. Prend également en charge les PCIe® Gen 3 et Compute Express Link® (CXL®) 2.0 évolutifs et extensibles avec des configurations x4 ou x8 et comprend des ports SpaceWire compatibles RMAP avec des routeurs internes.

 Transferts de données à faible latence : inclut des accélérateurs matériels d’accès direct à la mémoire à distance (RDMA) sur Ethernet convergé (RoCEv2) pour faciliter les transferts de données à faible latence à partir de capteurs distants sans alourdir les performances de calcul, ce qui maximise les capacités de calcul en rapprochant les données du processeur.

 Sécurité de niveau défense au niveau de la plate-forme : met en œuvre une sécurité de défense en profondeur avec prise en charge de la cryptographie post-quantique et des fonctionnalités anti-falsification.

 Capacités de tolérance aux pannes élevées : prend en charge le fonctionnement Dual-Core Lockstep (DCLS), l’architecture matérielle WorldGuard pour le partitionnement et l’isolation de bout en bout, et un contrôleur système intégré pour la surveillance et l’atténuation des pannes.

 Réglage flexible de la puissance : inclut des commandes dynamiques pour équilibrer les demandes de calcul requises par les multiples phases des missions spatiales avec une activation sur mesure des fonctions et des interfaces.

« La famille PIC64-HPSC de Microchip remplace les solutions du passé spécialement conçues et sujettes à l’obsolescence par une plate-forme de processeurs de calcul de qualité spatiale hautes performances et évolutive, soutenue par l’écosystème de développement dynamique et en pleine croissance de l’entreprise », a déclaré Kevin Kinsella, architecte Système. Ingénierie de sécurité avec Northrop Grumman. « Cette architecture innovante et tournée vers l’avenir intègre le meilleur des progrès technologiques de plus de 40 ans. En abordant de manière unique les trois domaines critiques que sont la fiabilité, la sûreté et la sécurité, nous espérons pleinement que le PIC64-HPSC sera largement adopté dans les applications aériennes, terrestres et maritimes. »

En 2022, la NASA a sélectionné Microchip pour développer un processeur informatique de vol spatial haute performance qui pourrait fournir au moins 100 fois la capacité de calcul des ordinateurs de vol spatiaux actuels. Cette capacité clé ferait progresser les futures missions spatiales, de l’exploration planétaire aux missions sur la Lune et sur Mars. Le PIC64-HPSC est le résultat de ce partenariat. Des représentants de la NASA, de Microchip et des leaders de l’industrie comme Northrop Grumman partageront leurs idées sur la technologie et l’écosystème HPSC lors de la conférence IEEE Space Compute 2024, du 15 au 19 juillet à Mountain View, en Californie :

 Discours d’ouverture de la conférence : Dr Prasun Desai, administrateur associé adjoint, Direction des missions de technologie spatiale, NASA : Le Dr Desai parlera de la stratégie de l’agence en matière de calcul avancé et d’investissement dans la technologie HPSC.

 Atelier HPSC, « HPSC : Redéfinir ce qui est possible pour l’avenir de l’informatique spatiale » : Prasun Desai rejoindra les intervenants de Microchip et du JPL pour donner un aperçu du programme et de la plateforme HPSC. Kevin Kinsella, partenaire invité de l’industrie aérospatiale de Northrop Grumman, partagera également ses idées sur l’importance du HPSC pour le calcul des vols spatiaux. Une séance de questions-réponses suivra.

Les premiers MPU PIC64-HPSC de Microchip ont été lancés en tandem avec les MPU PIC64GX de la société qui permettent des conceptions de pointe intelligentes dans les segments de l’industrie, de l’automobile, des communications, de l’IoT, de l’aérospatiale et de la défense. Avec le lancement de sa famille de MPU PIC64GX, Microchip est devenu le seul fournisseur de solutions embarquées à développer activement une gamme complète de solutions 8, 16, 32 et 64 bits.

Microchip propose un large portefeuille de solutions conçues pour le marché de l’aérospatiale et de la défense, notamment le traitement avec des microcontrôleurs tolérants aux radiations (RT) et résistants aux radiations (RH), des FPGA et des PHY Ethernet, des dispositifs d’alimentation, des produits RF, une synchronisation, ainsi que des composants discrets, de la puce nue aux modules système. De plus, Microchip propose une large gamme de composants figurant sur la liste des produits de qualité (QPL) pour mieux servir ses clients.

Écosystème complet

Les nouveaux MPU PIC64-HPSC de Microchip seront pris en charge par un écosystème complet de qualité spatiale et un moteur d’innovation qui englobe des SBC capables de voler et conformes aux normes de l’industrie, une communauté de partenaires logiciels open source et commerciaux et la mise en œuvre de normes commerciales communes pour aider à rationaliser et accélérer le développement de solutions intégrées au niveau système. Les premiers membres de l’écosystème comprennent : SiFive, Moog®, IDEAS-TEK, Ibeos, 3D PLUS, Micropac, Wind River®, Linux Foundation, RTEMS, Xen, Lauterbach®, Entrust® et bien d’autres. Pour plus d’informations, visitez la page Web des partenaires de l’écosystème MPU PIC64-HPSC de Microchip.

Microchip proposera également une plate-forme d’évaluation PIC64-HPSC complète qui intègre le MPU, une carte d’extension et une variété de cartes filles périphériques.

Prix et disponibilité

Les échantillons PIC64-HPSC seront disponibles pour les partenaires à accès anticipé de Microchip en 2025.

https://www.microchip.com/