Besonders strahlungsfest Erster F-RAM-Speicher für Weltraumeinsätze

Von Michael Eckstein

Infineon bringt den von seinem Zukauf Cypress entwickelten F-RAM-Speicher in einer speziellen, für extreme Umgebungen ausgelegten Version auf den Markt. Der nichtflüchtige Speicher mit serieller Schnittstelle ist bis zu 2 MBit groß und hat gegenüber EEPROM oder NOR-Flash einige Vorteile.

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Elektrische Systeme außerhalb der schützenden Erdatmosphäre sind einer vielfach höheren Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese kann beispielsweise in Speichern Bitfehler und somit fehlerhafte Daten verursachen.
Elektrische Systeme außerhalb der schützenden Erdatmosphäre sind einer vielfach höheren Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese kann beispielsweise in Speichern Bitfehler und somit fehlerhafte Daten verursachen.
(Bild: Infineon Technologies)

Infineon Technologies LLC, ein Unternehmen von Infineon Technologies, hat den nach eigenen Angaben ersten strahlungsfesten, seriellen ferroelektrischen RAM (F-RAM) Speicher für extreme Umgebungen etwa in der Raumfahrt entwickelt. Die neuen Bauteile sollen äußerst zuverlässig sein und Daten schnell, sicher und nichtflüchtig abspeichern können. Darüber hinaus sollen sie energieeffizienter als nichtflüchtige EEPROM- und serielle NOR-Flash-Bauteile funktionieren, bei denen Schreibvorgänge verhältnismäßig energieintensiv sind. So gerüstet sind F-RAM-Bausteine besonders zum Protokollieren von Ereignissen gut geeignet.

Der nun vorgestellte F-RAM mit 2 MBit Dichte und SPI ist das erste Produkt in der Familie der strahlungsfesten nichtflüchtigen F-RAM-Speicher von Infineon. Der Hersteller gibt für die Bauteile 10 Billionen Lese-/Schreibzyklen, 120 Jahren Datenerhalt bei 85 °C und einer Betriebsspannung von 2,0 V bis 3,6 V an. Der niedrigste Betriebsstrom beträgt maximal 10 mA, bei einer niedrigen Programmierspannung von 2 V. Laut Infineon erreichen die Bausteine eine erstklassige Strahlungssicherheit: TID > 150 Krad (Si), SEL > 114 MeV·cm 2/mg @115°C, SEU immun, SEFI < 1,34 * 10-4 err/dev.day.

F-RAM-Technik von Cypress

Die nichtflüchtige F-RAM-Technik stammt von Infineon-Zukauf Cypress: Der ehemals US-amerikanische Speicher- und Wireless-Spezialist hatte die ferroelektrischen Speicherbausteine unter der Bezeichnung Excelon Ultraund Excelon Auto bereits für Industrie- und Automotive-Anwendungen entwickelt und angeboten. Jetzt soll die Technik also ganz hoch hinaus: QML steht für „Qualified Manufacturers List“ (QML), Class V für die Einstufung „Space-grade, radiation-tolerant“, was eine Tauglichkeit für strahlungsintensive Umgebungen nach der „Military Performance Specification“ (MIL-PRF) 38535 sicherstellt.

Die Anforderungen dafür haben es in sich: Neben einer fast unendlichen Lebensdauer zählen dazu das sofortige nichtflüchtige Schreiben von Daten und eine Datenhaltbarkeit von über 100 Jahren. Laut Infineon lässt sich der strahlungsfeste F-RAM als direkter Ersatz für serielle NOR-Flash- und EEPROM-Speicher verwenden. Er protokolliert missionskritische Informationen zuverlässig und speichert Telemetrie- sowie Kommando- und Kontrolldaten. Darüber hinaus eignet sich das neue Bauteil für Bootcode-Speicherlösungen für Mikrocontroller, FPGAs und ASICs.

Programmieren über serielle SPI-Schnittstelle

Gegenüber den anderen genannten Techniken hat F-RAM-Speicher den Vorteil, Daten nicht nur energieeffizient, sondern auch sehr schnell schreiben zu können. Der Infineon-Baustein lässt sich über die verbreitete SPI-Schnittstelle (Serial Peripheral Interface) ansteuern. Nach Angaben des Unternehmens kommt der Speicher daher mit wenigen Pins aus und nur belegt eine kleine Grundfläche. Im angepeilten Einsatzgebiet, Raumfahrt- und Satellitenanwendungen, kommen laut Infineon immer häufiger serielle Protokolle zum Einsatz. Dazu passt, dass Hersteller von Prozessoren, Controllern, FPGAs und ASICs ihre Produkte häufig ebenfalls mit SPI ausstatten.

Infineon sei heute Marktführer für hochzuverlässige Lösungen in der Raumfahrt, „sowohl durch unser IR-HiRel-Geschäft als auch bei Space-Grade-Speichern“, sagt Helmut Puchner, Vice President Fellow of Aerospace and Defense bei Infineon Technologies. Für die „nächste Generation von Raumfahrtanwendungen“ wolle man daher die „zuverlässigsten und energieeffizientesten Speicher“ liefern.

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