北斗卫星宇航级CPU如何换装国产芯片？ - 北斗常见问题大全

问：北斗卫星的“大脑”——宇航级CPU，是怎样从依赖进口换装国产芯片的？

答：星载计算机（OBC，On-board Computer）是整星的“大脑”，负责姿态控制、轨道计算、指令调度与载荷数据管理。它运行在距地约两万公里的轨道，长期暴露于银河宇宙辐射、地磁捕获辐射与太阳粒子事件之下。普通商用芯片在太空会因总剂量效应（TID，辐射使器件逐步退化直至失效）和单粒子效应（SEE，高能粒子轰击引发瞬态电流激增甚至烧毁）而失效，必须采用抗辐照（radiation-hardened）加固工艺。早年我国的宇航级CPU基本依赖进口，受制于人。

转折出现在北斗三号研制阶段。国产龙芯处理器由中国科学院计算技术研究所研制，面向航天需求推出抗辐照版本龙芯1E与龙芯1F。2015年3月31日发射的新一代北斗导航卫星（第17颗北斗卫星）首次搭载国产龙芯CPU，整星国产化率达95%。据该星总设计师林宝军与中科院国家空间科学中心研究员安军社介绍，星上两个“单机”各集成2片龙芯1E与4片龙芯1F，专司星间链路数据处理：龙芯1E承担常规运算，龙芯1F完成数据采集、开关控制与通信。4月20日装“中国芯”星载计算机正式开机，在轨稳定，处理能力与国际同期芯片持平或更优。

此后北斗系列逐步摆脱对进口CPU的依赖，后续卫星大量采用航天科技集团七七二所（北京微电子技术研究所）自主研发的宇航处理器，该所累计提供近40款国产化产品。工艺上，早期龙芯1家族采用180纳米CMOS，如今北斗系统28纳米芯片已量产、22纳米即将量产。

国产CPU上星的意义不止于“替代”。抗辐照龙芯填补了国产航天处理器空白，使北斗核心器部件真正实现自主可控；更带来星上智能处理能力的跃升，为北斗三号的自主运行、星间链路组网与在轨自主诊断修复提供了算力底座。从“买来的大脑”到“中国芯”在太空稳定运算，北斗用一整座星座证明：航天器的大脑，同样可以由中国自己掌握。