상업화에 나선 우주산업 인증 COTS 기반 이더넷 트랜시버

스페이스 애플리케이션의 이더넷 연결성을 확장하는 내방사선 인증 디바이스

전용OS 및 전용의 통신 네트워크로 구성되어 왔던 인공위성 및 우주선에서의 네트워크에도 이더넷 도입이 점차 확대되고 있다. 이더넷의 도입은 상업화된 안정화된 제품을 상대적으로 저렴하게 손쉽게 시장에서 구입해 사용할 수 있다는 장점이 있다. 

전제 조건만 우주산업에서 요구되는 사항을 국제적인 공인 인증으로 확보했다면, 다른 문제는 제기될 이유가 없다. 전용의 시스템과 전용의 통신망을 사용할 때와는 다른 개방성과 제품 호환성의 이점을 최대한 활용할 수 있게 된다. 

우주선에서 하드와이어링된 통신 속도를 구현하고, 데이터 전송 속도를 높이는 동시에 인공위성과 타 우주선과의 상호운용성을 촉진하기 위해서 이더넷 사용이 점차 보편화되고 있다.

우주산업 애플리케이션에서의 이더넷 사용이 확대되고 있는 가운데, 마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적인 리더인 마이크로칩테크놀로지(북아시아 총괄 및 한국대표: 한병돈)는 업계 최초로 우주산업 인증(space-qualified) 이더넷 트랜시버를 발표했다.

이 제품은 현재 타 산업에도 폭넓게 도입된 COTS(Commercial Off-the-Shelf) 솔루션 기반의 내방사선 디바이스다. 발사체에서 위성단 및 우주 정거장에 이르기까지 다양한 스페이스 애플리케이션에 신뢰할 수 있는 성능을 제공한다.

마이크로칩은 신제품 VSC8541RT 내방사선 이더넷 트랜시버 샘플링뿐 아니라 최신형 Arm® Cortex® M3 코어 프로세서와 임베디드 이더넷 컨트롤러가 탑재된 SAM3X8ERT 내방사선 마이크로컨트롤러에 대한 최종 인증도 획득했다. 이들 제품은 개별 또는 상호 결합하여 우주 산업 내 내방사선 디바이스 수요를 충족하도록 설계되었다.

VSC8541RT와 SAM3X8ERT 두 디바이스 모두 향상된 방사 성능 수준과 높은 신뢰성을 갖춘 COTS 기반의 부품이며, 플라스틱 패키지와 세라믹 패키지 등 두 가지 종류로 제공된다. 동일한 핀 배치 설정을 공유하고 있기 때문에 개발자는 항공우주 등급(space-grade) 부품을 이용하기 전에 COTS 디바이스로 개발을 시작할 수 있으므로 개발에 필요한 시간 및 비용이 크게 단축된다.

마이크로칩의 항공우주방위사업부 밥 뱀폴라(Bob Vampola) 부사장은 “마이크로칩은 급속히 확장하고 있는 고신뢰성 이더넷 시장에서 업계 최초로 내방사선 트랜시버와 향상된 내방사선 마이크로컨트롤러 제품을 모두 선보인 만큼 앞으로도 계속해서 입증된 품질의 솔루션을 통해 우주 산업의 개발과 발전을 지원할 것”이라고 밝혔다.

마이크로칩의 COTS 기반 항공우주 등급 처리 기술은 저궤도(LEO) 위성단에서 심우주 탐사 임무에 이르기까지 진화하는 요건에 대응하도록 적합한 성능과 높은 수준의 자격 요건을 갖추고 있다.

이들 최신형 디바이스는 인공위성 플랫폼에 탑재하여 적용되는 이더넷 커넥티비티, 데이터 및 센서 버스 컨트롤 페이로드(Payload), 원격 단말 통신, 우주 비행체 네트워크, 우주 정거장의 모듈 커넥티비티 등을 지원하는 마이크로칩의 광범위한 COTS 기반 내방사선 마이크로일렉트로닉스 제품군에 포함된다.

VSC8541RT 트랜시버는 GMII, RGMII, MII 및 RMII 인터페이스를 지원하는 단일 포트 기가비트 이더넷 구리 PHY이다. 방사 성능은 상세 보고를 통해 검증 및 문서화되었다. VSC8541RT는 최대 래치업 면역이 78 Mev에 이르고 총 이온화 선량(TID)은 지금까지 테스트 결과 최대 100 Krad까지 기록했다. 동일한 내방사선 다이(die)와 패키지를 갖는 VSC8540RT는 100 MB 제한 비트 전송 속도의 성능을 제공하며 플라스틱 및 세라믹 인증 버전으로도 판매되고 있다. 이 제품은 특정 임무에 대한 우수한 성능과 비용 확장성을 제공한다.

SAM3X8ERT 내방사선 마이크로컨트롤러(MCU)는 널리 사용되고 있는 Arm® Cortex®-M3 코어 프로세서의 시스템-온-칩(SoC)에 적용되어 산업용 버전과 동일한 에코시스템에서 100 DMIPS를 제공한다. SAM3X8ERT 디바이스는 시스템 통합 트렌드에 기여하며 더욱 발전된 첨단 기술을 확보하려는 우주 산업에 도움이 되고 있다. 해당 마이크로컨트롤러에는 이더넷 기능뿐 아니라 최대 512 Kbyte 듀얼 뱅크 플래시, 100 Kbyte SRAM, ADC & DAC 및 듀얼 CAN 컨트롤러까지 내장할 수 있다.

이들 최신형 디바이스는 마이크로칩의 내방사선 및 방사선 내성 강화(Radiation-Hardened) 하드웨어 프로세싱 솔루션 제품군을 보완하는 제품들이다. SAMV71Q21RT Arm® M7 MCU(최대 600DMIPS) 및 ATmegaS128/64M1 8 비트 MCU 시리즈와 동일한 개발 도구를 공유하고 있다.

개발자들은 VSC8541RT용 VSC8541EV 평가 보드와 함께 SAM3X8ERT용 아두이노 듀에(Arduino Due) 상용 키트를 이용하여 개발 과정을 단순화하고 개발 기간을 단축시킬 수 있다. SAM3X8ERT 디바이스는 아트멜 스튜디오(Atmel Studio)의 통합개발환경(Integrated Development Environment: IDE)을 통해 개발, 디버깅 및 소프트웨어 라이브러리 관련 지원을 받는다.

현재 플라스틱 또는 세라믹 패키지형 VSC8541RT는 현재 샘플링이 가능하며, SAM3X8ERT 인증 디바이스의 경우 현재 양산이 가능하다. SAM3X8ERT는 항공우주 등급 세라믹 패키지의 세라믹 프로토타입과 고신뢰성 플라스틱 패키지 형태로 출시되고 있다. VSC8541RT 또한 항공우주 등급 세라믹 패키지의 세라믹 프로토타입과 고신뢰성 플라스틱 패키지 형태로 출시되고 있다. 이들 패키지는 SAM3X8ERT용 QFP144 패키지에서 VSC854xRT용 CQFP68 패키지에 이르기까지 다양하다.