为什么玉兔号CPU的可用内存只有256MB？

这主要是因为信号频率越高，越容易受到干扰。太空中有各种高能射线和带电粒子。这些东西可以穿透芯片，干扰芯片中的晶体管和电容。结果是原来的高电位变成低电位，低电位变成高电位，也就是说，计算机中的1/0被交换。这是一个叫做位反转的特殊术语。事实上，它也可以出现在家用电脑上，但概率很低，但在太空中很容易遇到。为了防止干扰，使用了低频信号，这样轻微的干扰不会引起倾覆。

另一个原因是极端的温度。没有风扇，家用中央处理器已经很难工作了。如果温度超过100度，它肯定会完成。然而，空间需要面对零下100度的低温和超过100度的高温环境。这并不是因为没有空气，没有散热，所以功耗太高，无法考虑。

在太空中，有非常强的电磁辐射和巨大的温差变化，这就要求芯片对温度和辐射有极强的抵抗力。这就必然要求芯片的集成度不能太高，芯片的内部布线不能太薄，频率也不能太高。256M级存储粒子已经是一个25-19纳米的过程，“如此精细”的过程不适合目前的空间环境。例如，民用金属氧化物半导体管只需几美元，但军用金属氧化物半导体管要数百美元。至于太空级的金属氧化物半导体管，它们的外观不是我们所能看到的，但价格是几千美元。因此，如果玉兔真的能被载入256米的内存，我担心玉兔的成本会超过送她上路的火箭。

广义而言，抗辐射设计包括材料设计、系统设计、结构设计、电路设计、器件设计、封装设计、软件设计等。狭义上，它一般指通过电路设计和布局设计来减少电离辐射损伤的方法。技术加固是一种具有特殊技术的抗辐射加固技术。工艺步骤可以是制造商或军方专有的，或者为了增强的目的，可以将特殊的工艺步骤添加到标准制造商的晶片制造工艺中。辐射硬化技术具有高度的专业化和复杂性。

就在今天，2020年11月24日，中国已经成功发射了嫦娥5号。嫦娥5号搭载的月球车，也即将登陆月球，并计划在月球表面实现土壤取样，返回地球。

这真的是一个令所有中国人感到骄傲的一天，也是值得可喜铭记的一天。

高兴归高兴，芯片哥作为对芯片有一些了解的人，看到这个消息后，脑海里突然闪现了一个想法，假如芯片被带上月球上面去，放到月球上，会发生什么？

芯片哥申明一点，写这篇文章，绝不是为了蹭热点，而是想通过这个问题，去挖掘一下芯片使用环境的相关问题。

芯片，看似是一个没有生命的物体。其实，在你深入了解之后，就会发现，芯片就如同其他动植物一样，要想它能正常的生存工作，对周围的环境也是有一定的要求。

具有电子开发设计经验的小伙伴，都很清楚，在设计产品的电路原理图，会选用一些数量的电子元器件和芯片。只是在挑选芯片的品牌和具体型号时，就会考虑芯片工作的环境因素。

什么环境因素呢？

是温度。不同的温度，芯片的工作状态也不同，这就是为什么在确定芯片的型号时，必须要考虑到温度这个变量。

芯片，它是由半导体材料制造生产出来的。什么是半导体？半导体就是，它在某些条件下，它可以变为导体，是可以正常导通电流电压的；在某些条件下，它就变成了绝缘体，不能再继续导通电流电压了。

这是半导体的基本特性，也是芯片的基本特性。

显然，环境的温度就能左右芯片的工作特性。无论是高温或者是低温，都很容易诱发芯片丧失正常的导体特性。只有在合理的温度范围内，芯片才能正常的发挥作用。

芯片哥列举一个实际的芯片案例，或许就更有说服力了。

ST意法微处理器（单片机），在它的规格书中，就明确指出，它的工作温度范围。

ST意法的这个型号芯片，只有在-40 与85 之间的温度范围内，才能正常工作，否则它的功能就会失效。

这也是为什么，芯片按照工作的温度可以被划分为六大类。

一类是民用级，一类是工业级，一类是 汽车 级，一类是船用级，一类是军工级，一类是航天级。

其中民用级的芯片，对温度的要求最低，只需要在日常的环境温度下，能正常工作就行；

工业级的芯片，对温度的要求就要比民用级的芯片高一些，它一般要求温度在-40 到85 范围内，芯片能正常工作，不能发生异常；

汽车 级的芯片和船用级的芯片，因为涉及到人的生命与财产安全，所以对它的温度要求，就更高了。一般是要求在-40 到120 范围内，芯片不能出现任何故障问题。

军工级的芯片和航天级的芯片，对温度的要求属于最高。这是因为，用在军工上面的芯片和航天上面的芯片，它的环境最为复杂。

这个是显而易见的。

在航空航天领域，芯片随时有可能遭受来自宇宙的某个射线干扰，也随时有可能遭受太阳风暴的袭击，还有可能面临忽冷忽热跳变式的天气。

这些都是航天级的芯片，在选型的时候，必须加以考虑的。

回到这次的主题，假如把芯片放到月球上面去，会发生什么有趣的现象呢？

会发生什么呢？不用猜，芯片哥和小伙伴们理性地一起分析一下，或许知道这个问题的答案了。

月球，它不是我们现在居住的地球，它的环境也不像我们的地球那么温和。

首先，月球没有像地球一样的大气层。月球的表面，几乎是暴露在宇宙下面的，对宇宙外面的干扰，没有任何的阻挡。

其次，月球的自转周期超过了27天，远远超过了地球的自转周期1天时间。也就是说，月球的1天时间是27*24小时，并非是我们地球的24小时。

白天和黑夜就是一半对一半，月球的晚上时间也就是13天，白天的时间就是13天。

再次，月球的表面温度，白天最高达到160 ，晚上最低可达到-180 。这与地球白天晚上的温度，简直就是天差地别，完全不同。

假如把芯片，放到月球上面去，就会出现

1，芯片会遭受来自宇宙的各种射线破坏，它的功能可能会变异，不再是原来设计好的功能；

2，芯片会持续13天的时间，受到太阳的暴晒，同时还得遭受月球表面160 的高温，芯片可能会因为热胀冷缩的原因，出现炸裂，不能再工作了。

3，芯片既然会持续13天的时间，受到太阳的暴晒，同样白天时间一过，它就会遭受到持续13天的晚上时间，温度低到-180 。此时，芯片就会因为温度过低，停止了工作。

也许有小伙伴们会问芯片哥，芯片既然在月球上不能正常地工作，那我们之前成功发射的玉兔号月球车，为什么还能正常地工作？为什么还能继续地在月球表面做着科学实验呢？玉兔号月球车，它里面也是有芯片的，这个又怎么解释呢？

对的，完全正确，芯片哥承认这个。

不知道小伙伴们有没有注意到，芯片哥刚刚讲到的芯片类别问题。

芯片，它是按照温度的范围，可以分为类别的。用在玉兔号月球车上面的芯片，它是属于航天类别的，自然能承受月球表面环境的考验。

如果将航天级别的芯片，放到月球上去，这没什么问题，芯片的功能该是怎么样的就是怎么样的。只是如果将其他级别的芯片，如民用级与工业级，放到月球上去，恐怕就有可能会出现变异，原本芯片的电流是1A，出现变异后，电流就被放大到10A了。

呵呵，希望这个“有趣”的现象，不要发生在我们中国身上。到时可以发生在，最近怼我们中国很厉害的澳大利亚身上，让澳大利亚发射的卫星，统统失效，哈哈~~~

#芯片# #半导体# #学问分享官#

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问外太空探测器怎么供电？肯定很多人都知道它拥有着太阳能板“小翅膀”供电。

太阳能很重要，可是月球背面有漫长的黑夜，此时接受不到太阳能怎么办呢？没关系，科学家还给它们还携带了一样黑 科技 ，那就是基于钚238的同位素温差发电机，能够在供热的同时，在月夜照样为探测器提供不低于2.5W的电能。

同位素温差发电机也被称为“核电池”或“原子能电池”，是一种相当出色的供电装置，关于其原理，简单地说就是通过放射性同位素的衰变热，利用塞贝克效应直接转换成电能，我来具体介绍一下：

所谓塞贝克效应（Seeback effect），也叫作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。具体说来，当两个携带不同温度的物体相互接近时，会有两种方式，一种是分子碰撞，一种是热辐射。而温差的本质，就是指两种物体相互接触时，其电磁辐射强度存在一个差值。和高低电位通过导线就能产生电流类似，温差也可以通过接触和适当的热电元件将这种热量差值转换为电能。

“嫦娥”和“玉兔”所携带的同位素温差发电器，其热源是一种放射性同位素钚238，这种物质在其半衰期中会不断放射出带有热量的射线，通过热电转换器，就能把同位素钚238不断释放出的热能转变为电能，为玉兔二号供电。

对于“嫦娥”和“玉兔”而言，同位素温差发电器有一个非常大的优势，就是钚238所释放热量的大小以及释放速度，均不受外界环境包括温度、化学反应、压力、电磁场等影响，哪怕在月球背面那种环境下也可以稳定供电，这就为航天提供了巨大帮助。

不光是“嫦娥”和“玉兔”，目前人类几乎所有太空探测器，比如好奇号火星探测器、阿波罗12、14～17号飞船、先驱者、旅行者系列、伽利略号、卡西尼号等等，都使用了基于钚238同位素的温差发电器来进行供电。

而这次的“嫦娥”和“玉兔”，都搭载了最新的同位素温差发电器（RTG），说明我们的航天 科技 又进了一大步。

其实除了航天领域，在医学领域同位素温差发电器也是一个神器，心脏起搏器和人工心脏的供电，都是通过它来完成的。因为选用的同位素的半衰期很长，除了稳定之外，还可以长时间进行供电。

好的 科技 发展能给人们的生活带来不少便利！

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