← На главную

Радиационно-стойкий чип Sandia SA3000 до сих пор работает в W88

29.06.2026 10:20 · hackernews

В конце 1970-х Sandia National Laboratories (Альбукерке, Нью-Мексико) решила собирать собственные микросхемы. Причина — военным и космическим проектам требовались компоненты, которых не было в свободной продаже. Нужны были радиационно-стойкие чипы для ядерного оружия и космических миссий, где надёжность критична, а радиация убивает обычную электронику.

Sandia запустила производство в 1978 году на 2-дюймовых пластинах с техпроцессом 10 мкм. К 1982 году перешли на 4-дюймовые пластины и 2 мкм. Именно на этом техпроцессе делали все чипы для зонда Galileo, летевшего к Юпитеру. Воссоздали в радиационно-стойком исполнении процессор 1802 от RCA (логические схемы получили от RCA и перерисовали). Всего изготовили более 50 000 микросхем — для самого зонда, резервных копий и тестов.

Параллельно Sandia делала чипы для систем вооружения. Не для танков, а для боеголовок, возвращаемых аппаратов и МБР — там, где выживание электроники в условиях жёсткой радиации обязательно. Sandia не только производила их, но и держала «военный резерв» запасных микросхем.

В 1982 году начали конверсию Intel 8085 с HMOS на радиационно-стойкий CMOS. Получился Sandia SA3000. Задача была нетривиальной: оригинальный 8085 имел около 6500 транзисторов, а CMOS-версия — уже 18 000. Особенно сложно переделывался декодер инструкций (большая PLA) — в NMOS это делалось просто, в CMOS потребовало усилий. SA3000 выпускался на 4-дюймовых пластинах с техпроцессом 3 мкм, размер кристалла 228–239 мил, рабочее напряжение 4,5–11 В (совместимость с 5 В сохранили для тестов). Повышенное напряжение давало запас по радиации — под облучением максимальная скорость чипов падает.

Sandia разработала и整套 обвеску: SA3001 (аналог Intel 8155), SA3002 (Intel 8355), SA3026 (Intel 8212) и другие. Для защиты от защелкивания (latchup) использовали n-on-n+ эпитаксиальную подложку, массивные охранные кольца вокруг транзисторов и «закалённые» оксиды (контроль температур на производстве). Контакты питания к подложке и земли к p-well ставили максимально часто.

Результат впечатлял: SA3000 выдерживал 1×10⁶ рад с потерей производительности всего 25%, а 3×10⁶ рад — с падением 40%. Целью было 1×10⁵ рад, так что превысили на порядок. Для человека смертельна доза свыше 1000 рад.

SA3000 (и до сих пор используется) стоит в боеголовке W88 мощностью 475 кт для подводной баллистической ракеты Trident II. Чип выполняет расчёты высоты подрыва и взрывателя. Его же применяла Ball Aerospace в трекере звёзд для дальнего космоса и в спутнике CRRES (1990), где изучали влияние радиации на электронику. Сам чип на CRRES работал нормально — миссию загубила севшая после года батарея.

В 1984–1985 годах правительство передало управление фабрикой подрядчику Allied Signal, у которого не было опыта, что вызвало гнев руководства Sandia и серьёзно замедлило производство. Позже, в 1990 году, Harris коммерциализировала SA3000 как HS1-80C85RH (космический класс, строгий отбор) и HS9-80C85RH (военный класс). Они сделаны по тому же процессу, но рассчитаны на 5 В и 2 МГц вместо 10 МГц, на которые способен оригинал.

Читать оригинал →