宇宙分野のASIC導入事例

「市販ICではスペックが微妙に合わない」「過剰な機能で基板が大きくなる」。産業機器のアナログ回路設計者にとって、こうした悩みは日常的なものです。宇宙分野ではカスタムASICでこの課題を解決してきた実績があります。その技術や選定の考え方は、産業機器のカスタムIC検討にも有効です。

宇宙分野がASICを必要とする背景

宇宙空間では強い放射線や-150℃〜+150℃の温度変動が電子部品に影響を及ぼします。人工衛星のミッションでは10年以上の連続稼働を要求されるケースも珍しくありません。汎用ICでは耐放射線性や温度範囲の面で要件を満たせない場面が多く存在します。

こうした制約から、ミッションごとに性能や消費電力を最適化したカスタムASICが選ばれてきました。JAXAの火星衛星探査計画MMXでもレーザ高度計用の専用ASICが搭載されています。産業機器で「ちょうどいいICがない」と感じる状況も、汎用品の限界という構造は同じです。

宇宙用ASICで使われる技術と開発事例

宇宙用ASICの開発で蓄積された技術は、産業機器のセンサー回路にも応用できる知見を含んでいます。

アナログ・デジタル混載と耐放射線設計

宇宙用ASICの多くは、アナログ増幅回路とデジタルロジックを1チップに統合する混載技術で設計されています。微弱なセンサー信号の増幅からデジタル処理まで、1つのチップ内で完結できる点が特徴です。

宇宙放射線によるビット反転（SEU）やラッチアップ（SEL）への対策も重要な設計要素です。DICE（Dual Interlocked Cell）型フリップフロップなどの専用回路構造を用い、重要データを保護する手法が確立されています。

JAXAの研究では、民生用CMOS 0.35μmプロセスで製造したレーザ高度計用ASICが重イオン照射試験でラッチアップ未発生の結果を示しました。民生プロセスでも設計次第で宇宙品質を達成できる事例です。

集積化がもたらす実装面のメリット

京都大学の研究チームは、プラズマ波動観測器のアナログ受信回路をASIC化しました。従来A4サイズの基板が必要だった回路を、名刺サイズ（50mm×90mm）まで縮小しています。電磁界6成分を同時計測する受信回路を5mm角チップに集約した成果は、集積化による小型化と部品点数削減の効果を端的に示すものです。

部品点数が減ればはんだ接合箇所も少なくなり、信頼性の向上につながります。産業機器のセンサー基板でも同様の効果が見込めるでしょう。

開発パートナー選定で押さえたいポイント

初めてカスタムASICの外注を検討する際は、開発会社の技術力と対応力を見極める判断基準を持つことが大切です。宇宙ASIC開発で実績のある企業が持つ強みは、産業機器向けの外注先選定にも参考になります。

• プロセス選定の柔軟性： CMOSやBiCMOSなど、用途に応じて複数のプロセス技術を提案できるかを確認します。宇宙分野では28nm FD-SOIから130nm BiCMOSまで幅広い選択肢が活用されています。
• 少量試作・MPW対応： マルチプロジェクト・ウェハ（MPW）の活用で初期費用を抑えた試作が可能です。量産前の検証段階では特に有効な仕組みといえます。
• アナログ回路設計の専門性： センサー信号処理の実績があるかは重視すべき点です。微小信号の増幅やノイズ対策の知見がチップの品質を左右します。
• 技術相談の敷居の低さ： 仕様が固まっていない段階から相談できる体制があると、初めてのASIC開発でも進めやすくなります。

まとめ

宇宙分野で培われたASIC技術は、放射線対策だけにとどまりません。厳しい環境条件下でアナログ性能を引き出す設計力は、産業機器のセンサー回路にも応用できる資産です。

「市販ICでは合わない」と感じているなら、まず特定のアナログブロックだけをASIC化する段階的なアプローチも有効な選択肢です。センサー信号処理に実績のある開発パートナーへの技術相談が、課題解決の第一歩になるでしょう。