Para satisfazer as diversas e crescentes exigências do mercado espacial global e as suas necessidades de computação em rápida expansão, incluindo aplicações mais autónomas, a Microchip Technology lançou os primeiros dispositivos da sua família de microprocessadores PIC64 High-Performance Spaceflight Computing (PIC64-HPSC).
Ao contrário das soluções computacionais anteriores para voos espaciais, os microprocessadores PIC64-HPSC, tolerantes à radiação e a falhas, que a Microchip está a fornecer à NASA e à indústria aeroespacial e de defesa comercial em geral, integram CPUs RISC-V® amplamente utilizados, melhorados com extensões de instruções para processamento vetorial em aplicações de inteligência artificial e aprendizagem automática. Estes microprocessadores também incorporam características, interfaces e protocolos padrão que anteriormente não estavam disponíveis para aplicações espaciais. Além disso, está a ser desenvolvido um ecossistema robusto de soluções de diversas empresas parceiras para acelerar o desenvolvimento de soluções integradas ao nível do sistema. Este ecossistema é composto por computadores de placa única, componentes auxiliares de nível espacial e uma rede de fornecedores de software de código aberto e comerciais.
“Este é um enorme passo em frente no desenvolvimento e modernização da aviação espacial e da tecnologia de cargas úteis”, disse Maher Fahmi, vice-presidente corporativo da unidade de negócio de comunicações da Microchip Technology.
“A família PIC64-HPSC demonstra a longa experiência da Microchip em voos espaciais e o nosso compromisso em fornecer soluções baseadas nas tecnologias mais avançadas e numa abordagem sistémica completa, de forma a acelerar o processo de desenvolvimento dos nossos clientes.”.
O PIC64-HPSC RH (Resistente à Radiação) foi concebido para fornecer às missões autónomas a capacidade de processamento necessária para executar tarefas em tempo real, como evitar riscos ao rover na superfície lunar, além de viabilizar missões de longa duração no espaço profundo, como expedições a Marte, que exigem consumo de energia extremamente baixo e devem suportar condições muito adversas. Para o segmento comercial, o PIC64-HPSC RT (Resistente à Radiação) foi concebido para satisfazer as necessidades das constelações em LEO (Low Earth Orbit), onde os fornecedores de sistemas devem priorizar o baixo custo em detrimento da longevidade, oferecendo também a elevada tolerância a falhas que é vital para a fiabilidade e cibersegurança dos ativos espaciais em todos os momentos.
Os microprocessadores PIC64-HPSC oferecem uma variedade de características, muitas das quais eram anteriormente indisponíveis para aplicações de computação espacial, incluindo:
• Arquitetura de microprocessador de 64 bits de nível espacial: Inclui oito núcleos de CPU SiFive® RISC-V X280 de 64 bits para virtualização e operação em tempo real, com extensões vetoriais que podem atingir até 2 TOPS (int8) ou 1 TFLOPS (bfloat16) de taxa de transferência vetorial para implementação de processamento de IA e aprendizagem automática para missões autónomas.
• Conectividade de rede de alta velocidade: Inclui um switch Ethernet TSN (Time Sensitive Networking) de 240 Gbps para conectividade 10 GbE. Suporta também PCIe® Gen 3 e Compute Express Link® (CXL®) 2.0 escalável e extensível com configurações x4 ou x8 e incorpora portas SpaceWire compatíveis com RMAP com routers internos.
• Transferências de dados de baixa latência: Inclui aceleradores de hardware de Acesso Direto à Memória Remota (RDMA) via Ethernet Convergida (RoCEv2) para facilitar transferências de dados de baixa latência de sensores remotos sem comprometer o desempenho computacional, maximizando as capacidades ao aproximar os dados da CPU.
• Segurança de nível militar em toda a plataforma: Implementa segurança avançada de nível militar baseada em criptografia pós-quântica e características à prova de adulteração.
• Elevada capacidade de tolerância a falhas: Suporta Dual-Core Lockstep (DCLS), arquitetura de hardware WorldGuard para compartimentação e isolamento de ponta a ponta, e um controlador de sistema embebido para monitorização e mitigação de falhas.
• Ajuste flexível do consumo de energia: Inclui controlos dinâmicos para equilibrar as necessidades computacionais em diferentes fases das missões espaciais, permitindo recursos e interfaces conforme necessário.
“A família PIC64-HPSC da Microchip substitui as soluções especializadas e obsoletas do passado por uma plataforma de processador de computação de alto desempenho, escalável e de nível espacial, suportada pelo poderoso ecossistema de desenvolvimento da empresa”, disse Kevin Kinsella, arquiteto de engenharia de segurança de sistemas da Northrop Grumman.
“Esta arquitetura inovadora e avançada integra o melhor de mais de 40 anos de avanços na tecnologia de processamento. A família PIC64-HPSC aborda de forma exclusiva três aspetos cruciais: fiabilidade, proteção e segurança. Assim, esperamos que seja amplamente utilizada em aplicações aéreas, terrestres e marítimas.”.
Em 2022, a NASA selecionou a Microchip para desenvolver um processador de Computação Espacial de Alto Desempenho (HPSC, na sigla em inglês) capaz de aumentar o desempenho computacional dos computadores espaciais atuais em pelo menos 100 vezes. Esta capacidade possibilitaria o desenvolvimento de futuras missões espaciais, desde a exploração planetária e lunar até às missões à superfície de Marte. O PIC64-HPSC é o resultado desta parceria. Representantes da NASA, da Microchip e de líderes da indústria, como a Northrop Grumman, irão partilhar as suas perspetivas sobre a tecnologia HPSC e o ecossistema na Conferência de Computação Espacial do IEEE de 2024, de 15 a 19 de julho, em Mountain View, Califórnia
• Palestra – Dr. Prasun Desai, Administrador Associado Adjunto da Direção de Missões de Tecnologia Espacial da NASA. O Dr. Desai falará sobre a estratégia da agência em computação avançada e o investimento na tecnologia HPSC.
• Seminário HPSC, “HPSC: Redefinir o que é possível para o futuro da computação espacial”: Prasun Desai irá juntar-se a representantes da Microchip e do JPL para fornecer uma visão geral do programa e da plataforma HPSC. Kevin Kinsella, da Northrop Grumman, irá também discutir a relevância do HPSC para a computação espacial. Uma sessão de perguntas e respostas será realizada de seguida.
Os primeiros microprocessadores PIC64-HPSC da Microchip foram lançados juntamente com os microprocessadores PIC64GX, possibilitando projetos de vanguarda inteligentes para aplicações industriais, automóveis, de comunicação, IoT, aeroespaciais e de defesa. Com o lançamento da família de microprocessadores PIC64GX, a Microchip tornou-se o único fornecedor de soluções embarcadas a desenvolver ativamente uma gama completa de soluções de 8, 16, 32 e 64 bits.
A Microchip oferece um portfólio abrangente de soluções concebidas para o mercado aeroespacial e de defesa, incluindo microcontroladores, FPGAs e PHYs Ethernet, dispositivos de potência, produtos de RF, componentes de temporização e componentes discretos, desde dispositivos não encapsulados a módulos de sistema, todos tolerantes à radiação (RT) e resistentes à radiação (RH). A Microchip também fornece uma vasta gama de componentes da Lista de Produtos de Qualidade (QPL) para melhor servir os seus clientes.
Ecossistema completo:
Os novos microprocessadores PIC64-HPSC da Microchip serão suportados por um ecossistema abrangente e de alta qualidade, bem como por um motor de inovação composto por computadores de placa única standard, uma comunidade de fornecedores de software de código aberto e comerciais, e a implementação de normas comerciais comuns para simplificar e acelerar o desenvolvimento de soluções de sistemas embebidos. Os primeiros membros do ecossistema incluem SiFive, Moog®, IDEAS-TEK, Ibeos, 3D PLUS, Micropac, Wind River®, Linux Foundation, RTEMS, Xen, Lauterbach®, Entrust® e muitos outros. Para mais informações, visite os sites das empresas que colaboram no ecossistema do microprocessador PIC64-HPSC.
A Microchip irá também oferecer uma plataforma de avaliação completa para o PIC64-HPSC, que incorpora o microprocessador, uma placa de expansão e várias placas periféricas.
Preços e disponibilidade:
As amostras do PIC64-HPSC estarão disponíveis para empresas parceiras selecionadas da Microchip em 2025. Para mais informações, contacte um representante de vendas da Microchip.
