天基计算芯片：现状、趋势与关键技术

来源：电子与信息学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：魏肖彤, 许浩博, 尹春笛, 黄俊培, 孙文昊, 徐文浚, 王颖, 刘垚圻, 孟范涛, 闵丰, 王梦迪, 韩银和

单位：1.中国科学院计算技术研究所 北京 1001902.中国科学院计算技术研究所智能计算机研究中心 北京 1001903.中国科学院大学杭州高等研究院 杭州 3100244.中国科学院大学 北京 101408

摘要：随着航天技术的快速发展，天基计算芯片作为空间信息系统的核心器件，承担着数据处理、任务控制和通信支持等关键功能，其重要性日益凸显。天基计算芯片不仅决定了空间任务的执行效率和可靠性，还在极端环境下为航天器的长期稳定运行提供保障。该文通过回顾天基计算芯片的发展历程，以探讨其未来发展方向。首先按照结构功能划分，从通用处理器(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和专用芯片3方面对天基计算芯片的发展现状进行归纳和总结；然后深入分析其与地面芯片的主要区别，探讨针对辐射效应等空间环境挑战的关键容错技术，并从不同层面阐述已有的技术方法；最后论述了天基计算芯片未来的主要发展方向，即大算力、商用现货 (COTS)器件广泛应用、第五代精简指令集(RISC-V)架构和芯粒技术。该文能够帮助读者了解该领域现状，掌握关键问题，并为后续的相关研究工作提供有价值的参考和启示。

关键词：天基计算芯片, 容错技术, 大算力, COTS器件, RISC-V架构, 芯粒

基金资助：国家自然科学基金 (62025404, 62495104)，北京市自然科学基金(L241013)