導(dǎo)讀：近日，北斗三號系統(tǒng)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師林寶軍出席公開活動時表示，北斗三號衛(wèi)星目前核心器件包括國產(chǎn)龍芯CPU、國產(chǎn)FPGA、國產(chǎn)ASIC、載荷的微波器件等全部實(shí)現(xiàn)自主可控。

  

圖：中科院北斗衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)

林寶軍自2011年起任北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師，全面主持了導(dǎo)航衛(wèi)星研制工作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了數(shù)十項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)。

林寶軍回憶，當(dāng)時做北斗衛(wèi)星，一開始衛(wèi)星是幾噸重，用的還是全世界最好的器件。

  

圖：北斗三號總師林寶軍

同時，北斗三號衛(wèi)星的“心臟”使用國產(chǎn)龍芯CPU（即龍芯3A抗輻照型），同時還用上了國產(chǎn)FPGA、ASIC和微波器件等，核心器件實(shí)現(xiàn)100%自主可控，徹底扭轉(zhuǎn)衛(wèi)星關(guān)鍵部件依賴進(jìn)口受制于人的局面。

據(jù)芯片大師了解，截至2020年，就有10顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星搭載了龍芯3號CPU，同時進(jìn)入衛(wèi)星的還有國產(chǎn)Flash和功率放大器等器件，具體供應(yīng)商不得而知。

  

圖：和龍芯1E/1F同代的龍芯1A CPU

其實(shí)早在2015年，林寶軍就首次在衛(wèi)星上使用了龍芯CPU，而且一用就是兩款——龍芯1E和龍芯1F抗輻照處理器。

據(jù)北斗衛(wèi)星研發(fā)人員介紹，新一代北斗衛(wèi)星上有3個被稱為“單機(jī)”的黑盒子，每個約有4本400頁的32開圖書摞起來那么大。其中兩個黑盒子里，每個裝了2片龍芯1E芯片和4片龍芯1F芯片。

龍芯1E負(fù)責(zé)進(jìn)行常規(guī)運(yùn)算，龍芯1F完成數(shù)據(jù)采集、開關(guān)控制、通訊等處理功能。盡管龍芯1家族采用180nm CMOS工藝、400萬晶體管的性能落后于航天大國水平，但與當(dāng)時在國際上能買來的芯片相比，龍芯1E和龍芯1F的性能還是要更好一些，處理能力和可靠性也能打平。

  

圖：ATMEL宇航級芯片AT697F

另外，當(dāng)時龍芯1E和龍芯1F的售價僅為幾萬元一片，而西方愿意出售給中國的宇航級芯片中，例如性能為100MIPS的美國ATMEL AT697F要20萬到30萬元一片，性能更好價格高達(dá)上百萬元一片。

最關(guān)鍵的是，龍芯1E/1F的出現(xiàn)使國產(chǎn)CPU首次具備了較強(qiáng)的抗輻照能力。

  

圖：龍芯1F的參數(shù)說明

宇宙輻射、地磁捕獲輻射、太陽粒子等各種輻射是衛(wèi)星上處理器面臨的最大環(huán)境“威脅”。輻射的總劑量效應(yīng)會使芯片的性能不斷下降，直到壞掉，而高能的粒子打到芯片里，會直接損壞芯片的內(nèi)部工藝，使電流突然增加，最終導(dǎo)致芯片燒毀。

此前我國航天事業(yè)使用的大部分元器件抗輻照能力較差，加之受到國際禁運(yùn)的限制，能買到的處理器性能有限。正因如此，對元器件抗輻照能力的要求成為國家戰(zhàn)略性需求。

從高價買進(jìn)口芯片拼湊到龍芯和更多核心器件的上天，我國在航天級芯片領(lǐng)域的突破時代正式到來。