在低轨航天器的外太空运行中，由于地磁偏角，在南大西洋靠近巴西的上方形成了一个反常区（SAA, south Atlantic Anomaly），在SAA这个区域，地磁场高度下降导致捕获质子带下降，从而导致低轨道航天器受到地球捕获质子带的辐照影响。同时预计10年后地球卫星数量将达到10万颗，卫星数量的急剧增加也加大了出问题的概率，出问题后的清理等成本很高，也让大家对低轨卫星安全可靠性提出更高要求。目前越来越多的低轨卫星厂家提出抗辐照芯片需求，现有抗辐照MCU、DCDC等芯片成本比较高，传统高端宇航级抗辐照芯片价格在几万元人民币，对于商业航天来说无法接受该价格。多家商业航天公司在积极寻找调研一系列满足商业航天场景的芯片，该系列芯片既能满足商业航天抗辐照安全要求，价格又比传统宇航芯片显著便宜。
为了有效应对低轨航天器在外太空运行中可能遇到的单粒子效应（SEU）等挑战，国科环宇设计了一款50mm×50mm最小MCU控制板，该系统是为了在恶劣的太空环境中保持稳定运行而设计的。该系统采用高性能、高可靠性的主控芯片AS32S601，搭配ASP3605和ASP4644电源管理芯片，以及ASM1042作为通信接口，确保了系统的稳定和可靠。
图1 系统框架图
图2：控制板原理图
图3：控制板原理图
该MCU控制板主要芯片有MCU处理芯片AS32S601、CANFD通信芯片ASM1042、DCDC电源芯片ASP4644和ASP3605，以上芯片完全自主可控并采用先进抗辐照加固工艺，以下是各芯片简介。
AS32S601是国科环宇研制的一款基于RISC-V架构MCU芯片，具有完全自主可控、高安全、接口丰富等特点。支持双核锁步架构，支持RV32IMAFDC或者RV32G指令集，主频高达180MHz，支持CANFD、以太网、PWM、ADC、ACMP、DAC等接口。通过AEC-Q100车规认证，满足ASIL-B功能安全等级，芯片设计、生产、封装、测试、认证等全流程国产化并提供国产化证明。采用先进抗辐照加固设计，可应用于商业航天、军工等高安全需求场景。
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| 性能参数 l 内核：32位 RISC-V双核锁步内核 | 产品特点 l 抗辐照： |
| l 指令集：支持RV32IMAFDC或RV32G指令集 | TID≥100krad(Si) |
| l 主频：180MHz | SEU≥75Mev.cm2/mg or 10^(-5) times/device.day |
| l 存储：2MB Flash（ECC）、512KB SRAM（EC C） | SEL≥75Mev.cm2/mg |
| l 接口：CANFD、MIL-STD-1553B、以太网、 LIN、 ADC、DAC等 | l 功能安全等级：ASIL-B |
| l 供电：2.7V~5.5V单电源供电 l 工作温度：-55℃~125℃ | l 车规认证：AEC-Q100 l 国产化证明：广五所国产化证明 |
ASP3605S是国科环宇研制的一款DCDC电源芯片，具有高效率、低纹波、大电流等特点。ASP3605S典型效率86.48%，常用场景纹波范围4.17mV~10.67mV，输出电流4A，该芯片支持4V~15V的输入电压，输出电压范围为0.6V~5.5V。ASP3605S采用先进抗辐照工艺设计，可应用于商业航天、军工等高安全需求场景。通过AEC-Q100车规认证，芯片设计、流片、生产、封装、测试等全流程国产化并提供国产化证明，和LTC3605完全兼容。
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| 性能参数 l 高效率：典型效率86.48% | 产品特点 l 抗辐照： |
| l 低纹波：4.17mV~10.67mV l 大电流：4A | SEU≥75Mev.cm2/mg or 10^(-5) times/device.day SEL≥75Mev.cm2/mg |
| l 宽电压：输入4V~15V，输出0.6V~5.5V l 小体积：4mm*4mm | l 车规认证：AEC-Q100 l 国产化证明：广五所国产化证明 |
| l 工作温度：-55℃~125℃ | |
ASP4644S是国科环宇研制的一款DCDC电源芯片，具有高效率、低纹波、大电流等特点。ASP4644S典型效率86.48%，常用场景纹波范围4.17mV~10.67mV，单路输出电流4A，并联四路输出电流高达16A，该芯片支持4V~14V的输入电压，输出电压范围为0.6V~5.5V，外部仅需输入和输出电容，节约布板空间。ASP4644S采用先进抗辐照工艺设计，可应用于商业航天、军工等高安全需求场景。通过AEC-Q100车规认证，芯片设计、流片、生产、封装、测试等全流程国产化并提供国产化证明，和LTM4644完全兼容。
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| 性能参数 l 高效率：典型效率86.48% | 产品特点 l 抗辐照： |
| l 低纹波：4.17mV～10.67mV | SEU≥75Mev.cm2/mg or 10^(-5) times/device.day |
| l 大电流：单路4A，4路16A l 宽电压：输入4V~15V，输出0.6V~5.5V | SEL≥75Mev.cm2/mg l 车规认证：AEC-Q100 |
| l 小体积：9mm*15mm*4.46mm | l 国产化证明：广五所国产化证明 |
| l 工作温度：-55℃～125℃ | |
ASM1042S是国科环宇研制的一款CANFD通信接口芯片，具有高速率、高耐压、IO兼容性强等特点。ASM1042S速率达5Mbps，共模输入电压±30V，总线故障保护电压±70V，支持3.3V和5V MCU IO接口。ASM1042S采用先进抗辐照加固设计，可应用于商业航天、军工等高安全应用场景。通过AEC-Q100车规认证，芯片设计、生产、封装、测试等全流程国产化并提供国产化证明并，和TJA1042、TCAN1042完全兼容。
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| 性能参数 l 高效率：5Mbps | 产品特点 l 抗辐照： |
| l 高耐压： | SEU≥75Mev.cm2/mg or 10^(-5) times/device.day |
| 共模输入电压±30V 总线故障保护电压±70V | SEL≥75Mev.cm2/mg l 车规认证：AEC-Q100 |
| l IO接口：兼容3.3V和5V MCU IO电平 | l 国产化证明：广五所国产化证明 |
| l 低功耗：支持唤醒和低功耗待机模式 | |
| l 工作温度：-55℃~125℃ | |
图4 MCU控制板仿真图（尺寸50mm*50mm）
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| 功能/特点 | 描述 |
| 主控芯片 | AS32S601（RISC-V双核锁步架构，180MHz主频） |
| 存储 | 2MB Flash（ECC）、 512KB SRAM（ECC） |
| 抗辐照指标 | TID≥100krad(Si) SEU≥75Mev.cm2/mg or 10^(-5) times/device.day SEL≥75Mev.cm2/mg |
| GPIO口 | 36 |
| 通信接口 | 2路UART 1路SPI总线 2路IIC总线 1路LIN总线 1路以太网总线 |
| 通信接口芯片 | ASM1042S（5Mbps速率，共模输入电压±30V，总线故障保护电压±70V） |
| 模拟接口 | 10路ADC（12bit）/2 路DAC（8bit） |
| 电源 | 12V~5.5V单电源供电、典型功耗400mw |
| 工作温度范围 | -55℃~125℃ |
| 输出电源 | 3.3V（4A）、2.5V（4A） 、1.2V（4A）、1.0V（4A） |
| 产品尺寸 | 50mm×50mm |
综上所述，该MCU控制板所选器件完全自主可控，控制板处理能力强，通信接口丰富，采用完全自主研发的抗辐照加固工艺，具备优秀的抗单粒子特性，能够有效应对低轨环境中的各种挑战，确保低轨控制器的稳定运行，同时整个方案成本比传统抗辐照方案显著降低，是为商业航天准备的一套低成本抗辐照芯片方案。