馬薩諸塞州安多弗，2025 年 12月 9 日訊，小型衛(wèi)星不僅需要具備精密計(jì)算的能力，還必須搭載可靠而穩(wěn)健的機(jī)載處理器系統(tǒng)，以支撐長達(dá)五至十年的在軌任務(wù)周期，這一需求不斷逼近最新超深亞微米 FPGA 和 ASIC 及其供電網(wǎng)絡(luò)的極限。高性能處理器對低電壓、大電流供電提出了嚴(yán)苛要求，而太空環(huán)境中散熱管理與輻射防護(hù)的復(fù)雜性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為此，Spacechips 推出了AI1 處理器 —— 一款搭載 ACAP(自適應(yīng)計(jì)算加速平臺)AI 加速器的小型機(jī)載處理器卡。該智能可重構(gòu)收發(fā)器的性能高達(dá)每秒 133 萬億次運(yùn)算(TOPS)，可為新一代對地觀測、在軌服務(wù)/組裝/制造(ISAM)、信號情報(bào)(SIGINT)、情報(bào)監(jiān)視偵察(ISR)及通信等應(yīng)用提供支持，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自主計(jì)算，同時(shí)確?？煽啃耘c持久性，以完成長期任務(wù)。

Spacechips 首席執(zhí)行官 Rajan Bedi 博士指出：“許多衛(wèi)星運(yùn)營商根本沒有足夠的射頻頻譜帶寬，無法下載所有采集到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。在這種情況下，一個替代方案是在軌完成數(shù)據(jù)處理，并僅下載智能分析結(jié)果?！?

更強(qiáng)大的處理能力催生太空與地面的創(chuàng)新應(yīng)用

如今，近地軌道觀測航天器大約每十分鐘就可以對特定區(qū)域建立一次視距連接。如果利用 AI 算法填補(bǔ)衛(wèi)星觀測盲區(qū)，當(dāng)與地球無法建立視距通信時(shí)，應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)將能更快作出更明智的決策。Spacechips 正利用這些強(qiáng)大的人工智能計(jì)算引擎，賦能在軌 AI，解決地球與太空相關(guān)的各類問題：

· 追蹤太空碎片，避免代價(jià)高昂的碰撞

· 監(jiān)測關(guān)鍵任務(wù)航天器的系統(tǒng)健康狀況

· 識別惡劣天氣模式

· 報(bào)告農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)的關(guān)鍵降雨數(shù)據(jù)

圖1借助 Spacechips AI1 處理器，在軌AI能夠探測野火、火山活動或工業(yè)事故等導(dǎo)致的溫度異常現(xiàn)象。這有助于應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)更快速、更精準(zhǔn)地判斷哪些火災(zāi)高發(fā)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)最高。

Vicor 分比式電源架構(gòu)實(shí)現(xiàn)大電流、低電壓供電

鑒于太空嚴(yán)苛的運(yùn)行環(huán)境，AI 賦能的計(jì)算對精密電源管理有著迫切需求。而隨著任務(wù)數(shù)量、范圍和種類不斷擴(kuò)大，所需航天器類型日趨多樣，且愈發(fā)依賴太陽能等形式來保障充足電力，這一需求變得更為復(fù)雜。

為此，Spacechips 與 Vicor 合作，采用高密度電源模塊，將 Vicor 分比式電源架構(gòu)?(FPA?)集成到 Spacechips AI1 處理器板中。FPA 是一種將 DC-DC 轉(zhuǎn)換功能拆分為多個獨(dú)立模塊的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在 Vicor 的耐輻射模塊中，母線轉(zhuǎn)換器模塊(BCM®)提供隔離功能并將電壓降至 28V，而前置穩(wěn)壓器模塊(PRM?)則為電壓轉(zhuǎn)換模塊(VTM?)或電流倍增器提供穩(wěn)壓支持，隨后 VTM? 負(fù)責(zé)完成 28V 至 0.8V 的電壓轉(zhuǎn)換。

Bedi 博士認(rèn)為，Vicor 解決方案的價(jià)值在于其體積小巧且功率密度高。這種設(shè)計(jì)可縮小尺寸，減輕重量，提升效率與靈活性，尤其在高性能計(jì)算應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。

通過采用 Vicor 的 FPA 供電系統(tǒng)，Bedi 正在幫助電信和信號情報(bào)(SIGINT)運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在軌處理，使其能夠根據(jù)實(shí)時(shí)流量需求自主調(diào)整射頻頻率方案、信道劃分、調(diào)制方式及通信標(biāo)準(zhǔn)。Vicor 電源轉(zhuǎn)換器模塊還采用雙動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為容錯性極低的航天應(yīng)用提供內(nèi)置冗余，確保動力系統(tǒng)的每一側(cè)均能獨(dú)立滿載運(yùn)行。

圖2 Vicor 分比式電源架構(gòu)(FPA?)將 DC-DC 轉(zhuǎn)換功能拆分為多個獨(dú)立模塊。通過采用耐輻射模塊，BCM® 母線轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)隔離功能，PRM? 穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓功能，而 VTM? 電流倍增器完成直流轉(zhuǎn)換。該架構(gòu)顯著提升了系統(tǒng)效率、靈活性及功率密度，尤其適用于高性能計(jì)算應(yīng)用場景。

Bedi 說道：“Vicor 的 FPA 提供了一個非常精致、高效且小巧的解決方案。其優(yōu)勢遠(yuǎn)超市場上的其他方案，領(lǐng)先不止一個量級?！?

Spacechips 與 Vicor 強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共同設(shè)計(jì)出目前在軌功率密度最高、可靠性最強(qiáng)的處理器板。AI1 板具有耐輻射、堅(jiān)固耐用且體積小巧等特點(diǎn)，為電源處理樹立了新標(biāo)桿，為“新太空”時(shí)代的下一代計(jì)算與應(yīng)用設(shè)計(jì)開啟新的可能。