La jeune société française NanoXplore, fondée en 2013 et concepteur de puces-systèmes et de FPGA, notamment pour les marchés de l’aérospatial, de la défense et de l’industriel, et le fournisseur de semi conducteur STMicroelectronics, annoncent la qualification du circuit programmable durci aux radiations NG-ULTRA pour les applications spatiales, notamment les constellations de satellites en orbite basse et moyenne.

Le circuit NG-ULTRA devient ainsi, selon NanoXplore, le premier à être qualifié selon la nouvelle norme européenne ESCC 9030 pour les applications spatiales. Cette spécification qui cible les microcircuits haute performance en boîtier flip-chip sur substrat organique ou plastique, garantit la fiabilité requise pour les applications spatiales tout en permettant de s'affranchir des solutions traditionnelles en boîtier céramique, adaptées à l'espace lointain mais plus lourdes et plus coûteuses. Une évolution qui marque ainsi une avancée clé pour les constellations et les missions à fort volume.

« La qualification ESCC 9030 du NG-ULTRA est une étape historique. Elle prouve que l'Europe maîtrise désormais l'ensemble de la chaîne de production de composants numériques de pointe adaptés aux exigences tant de l'espace lointain (le "Deep Space") que des constellations du "New Space”, commente Edouard Lepape, PDG de NanoXplore. Grâce au soutien de l’ESA (European Space Agency) , du CNES (Centre National d’Etude Spatiale) et de la Commission européenne (à travers la DG-DEFIS, Directorate-General for Defence Industry and Space), NanoXplore et STMicroelectronics ont pour ambition de garantir l'autonomie stratégique de l'Union européenne tout en rendant les satellites européens plus compétitifs. »

« Les applications spatiales exigent une chaîne d'approvisionnement souveraine et robuste, ainsi que des puces durcies aux radiations et optimisées en termes de coûts, complète Thomas Goust, Directeur Général de la Division Espace, sous-groupe RF & Communications Optiques chez  STMicroelectronics. A ce niveau, ST met à profit son expertise des plateformes GEO et LEO avec sa technologie FD-SOI, son savoir-faire en durcissement de composants, sa fabrication, ses technologies d'assemblage avancées et son environnement d'assurance qualité en Europe pour ouvrir le marché du New Space au circuit NG-ULTRA de NanoXplore. »

Selon NanoXplore, la dynamique du “New Space” - constellations, orbites basses et moyennes, volumes plus importants - transforme les spécifications des équipements numériques embarqués et impose un changement d’échelle. Car il existe un besoin simultané d'une puissance de calcul accrue, d'une consommation d'énergie maîtrisée et de coûts contenus compatibles avec des déploiements à grande échelle.

Le circuit NG-ULTRA a pour ambition de répondre à cette problématique en autorisant le traitement de davantage de données directement en orbite, limitant ainsi les goulots d'étranglement de la transmission entre l'espace et le sol.

Concrètement le NG-ULTRA cible des fonctions stratégiques telles que les ordinateurs de bord, la gestion et le routage des données entre sous-systèmes, le traitement d'image et vidéo (compression et encodage en temps réel), la radio logicielle (SDR, Software Definded Radio) permettant l'évolution à distance des modes de communication, et l'autonomie embarquée (détection, reconnaissance, supervision).

La puce est dotée d'une architecture de type SoC (System on Chip) conçue spécifiquement pour les applications de plateforme et de calcul embarqué, avec un processeur multicœur - quatre coeurs Arm Cortex-R52 et un circuit programmable - 537k de table LUT flanqué de 32 Mo de mémoire RAM - sur une seule puce.

Cette architecture permet, selon NanoXplore, une plus grande agilité de conception, réduit la complexité des cartes électroniques et le nombre de composants, et optimise la latence, la masse et la consommation d’énergie.

Combiné à une technologie de durcissement aux radiations, le NG-ULTRA est conçu pour résister aux cycles thermiques, aux chocs et aux vibrations du lancement et de la vie orbitale sur le long terme, garantissant ainsi une durabilité optimale dans un environnement spatial hostile tout au long de la mission.

Le NG-ULTRA fonctionne de manière fiable dans des environnements radiatifs sévères, avec une tolérance à la dose ionisante totale (TID) allant jusqu'à 50 krad (Si). Le circuit affiche également une forte résilience aux effets singuliers (SEE, Single Event Effects), avec une immunité au latch-up (SEL, Single Event Latchup) testée jusqu'à 65 MeV·cm²/mg et une immunité aux aléas logiques (SEU, Single Event upset) validée pour des niveaux de transfert d'énergie linéaire (LET, Linear energy transfer) dépassant 60 MeV·cm²/mg.

Au-delà, le cadre industriel choisi combine des capacités de conception, de fabrication, d'assemblage et de test réparties sur des sites européens, dans le but de concilier compétitivité, production en volume et fiabilité de classe spatiale.

En plus de ses propres centres de R&D et de conception à Paris, Grenoble et Montpellier, NanoXplore utilise désormais diverses installations de STMicroelectronics en Europe, notamment le centre de R&D et de conception de Grenoble, l'usine de fabrication de plaquettes 300 mm de Crolles (près de Grenoble), le site d'assemblage spécialisé pour le spatial de Rennes, les sites de test et de fiabilité de Grenoble et d’Agrate (Italie), ainsi que d'autres sites qualifiés en Europe.

Le NG-ULTRA s’appuie ainsi sur la plateforme technologique numérique FD-SOI en 28 nm de STMicroelectronics, reconnue pour ses avantages en matière d'efficacité énergétique, de résistance aux radiations spatiales et de fonctionnalités architecturales avancées.

Afin de faciliter son adoption, NanoXplore indique enfin que le NG-ULTRA est également disponible sous forme de kit d'évaluation, une plateforme de prototypage complète qui permet de valider les performances et les interfaces, de réduire les risques d'intégration en vue d'accélérer le développement logiciel avant la production des modèles de vol.