微系统的发展现状及在航天领域的应用前景

摘 要：本文对航天微系统相关技术的特点、发展现状以及该技术在航天领域的应用前景进行了综述。主要参考国外航天微系统的先进技术，并结合我国相关领域的实际发展情况，有针对性的对我国现有的微系统总体布局和发展规划提出一些建议，希望能为我国航天微系统技术的发展提供参考。

关键词：微系统；航天；发展现状；应用前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.092

微系统作为一种新兴技术，是基于微电子和微机械等技术发展而来，它具有高集成度、微型化、高稳定性等特点。航天微系统是指专门应用在航天领域的微系统，其技术种类包括单片微波集成电路（MMIC）、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SoC）以及混合集成电路（HIC）等。航天微系统技术的应用，可以有效提高航天器产品的功能密度比，也可结合先进的微系统技术，开发新的航天器设计思路，推动航天技术的发展[1]。因此，航天微系统技术越来越受到人们的重视。本文结合国外发达国家的航天微系统的发展对航天微系统相关技术的发展现状、发展前景等进行了整理分析，并基于此提出我国在相关技术发展方面存在的问题，针对这些问题提出建议。

1 航天微系统相关技术综述

SoC技术是指利用软硬件联合设计以及大规模集成电路的设计技术，在一块芯片上同时集成了微处理器、总线接口和存储器等数字以及模拟IP，完成系统功能的构建。该技术有利于改善系统结构，使之微型化，从而质量和能耗均降低，同时拓宽了系统的数据带宽，总线吞吐率和运行速率提升。我国的SoC技术处于试验验证阶段，美国多个空间项目已经应用了此项技术，例如美国的X-2000计划，就是以SOAC技术实现了电源、通信、传感器等模块的集成，使系统微型化，质量和功耗均降低。

ASIC技术是依据系统的特定需求而设计的集成电路，具有结构紧密、反应灵敏、功耗低等特点，ASIC应用于航天系统可明显提高系统可靠性和抗辐射性，但其研制费用较高。ASIC技术在国外航天領域已有较为成熟的使用经验，国内也有一定的应用。该技术的发展重点在于继续提高产品的集成度，建设抗辐照加固单元库等[2]。

HIC技术融合了半导体技术与膜集成技术，它主要是利用膜集成等技术再次对设计好的集成电路进一步集成，通过膜工艺解决系统连线和散热问题，提高了系统的组装密度、电性能和可靠性。HIC技术在射频微波电路设计中应用较多，国外对该技术的应用较为成熟，我国仍处于研制阶段。

MMIC是一种针对微波和射频电路集成设计的技术，它是可以执行完整功能的微波集成电路，该技术就是将无源器件、微波有源器件以及传输线、互连线等集成到同一半导体基片中。MMIC技术可以提高系统的稳定性和抗干扰能力，也有利于系统的小型化。该技术较成熟，在通信系统、导航系统和遥感等方面广泛应用。

2 我国的航天微系统

2.1 发展现状与问题

随着我国经济和科学技术的快速发展，在航天微系统技术方面，我国已经开展了相应的研究工作，并取得了一定进展，但是与国际先进水平仍然具有较大差距。例如基于ASIC技术设计的器件虽然已经进行了在轨试验和一定的空间应用，但是其制造工艺水平较低，无法与航天发达国家相抗衡。以下综述了我国在发展航天微系统工作中存在的问题：

（1）国有化体制下，考虑自身经济利益，使得长期发展规划工作滞后。我国的航天领域市场化比例低，对于新技术的研发，其研发资金几乎均来自于国家相关部门财政拨付。而微系统技术能够极大提升系统性能，大大降低成本。正因如此，使得研发部门获得的经济利益缩水，从而导致研发单位丧失了新技术研发的积极性。

（2）我国目前的产业链中，各个环节缺乏充分的合作交流，而一套完整的微系统涉及研发、设计、制造等多个环节，需要各个研制部门密切合作才可以制造出成功的微系统。但是，各个部门之间各自把握各自的优势技术，侧重考虑自身经济利益，缺乏深层次的合作交流，因此而导致了行业壁垒，限制了微系统的发展。

2.2 发展建议

针对我国在航天微系统发展过程中存在的问题，提出以下发展建议：

（1）深化各部门合作关系。涉及航天微系统领域的各研发部门和生产企业应当以长远的发展目光建立更深层次的合作关系，通过搭建相应的合作平台融合各个部门的技术优势，集中优势开展微系统技术研发。

（2）深化建设知识产权体系。我国的知识产权体系不完善是航天微系统研发部门间形成行业壁垒的重要原因，研发单位的研发成果得不到绝对的利益保障，也就导致其自身为了维护自身利益而设置保护措施，这极大的影响了部门之间合作机制的建立。

（3）强化产品的可靠性，提升其空间适用性。对微系统器件研究应当区别于普通器件，由于其工作条件的特殊性，要求的可靠性、容错性更加严格。因此加强航天微系统产品的可靠性研究至关重要。

3 结语

微系统技术在航天领域发挥着巨大作用，大力发展微系统技术可促进航天事业的发展。尽管我国在微系统技术方面的研发相比西方航天强国来说才刚刚起步，但只要沿着一条正确的发展道路，依靠科学的发展规划，我国的微系统技术必然会有一个明亮的发展前景。

参考文献：

[1]周庆瑞，孟松，宋坚等.航天微系统技术综述[J].航天器工程，2014，23（04）：84-91.

[2]张国强，孙琼阁，辛燕.微系统光学检测技术及航天应用[C]. 全国光学测试学术交流会，2016.

作者简介：顾小军（1981-），男，江苏盐城人，大专，助理工程师，从事微波射频方面的研究。