低轨商业星座存储选型指南：COTS方案如何兼顾成本与可靠性

一、低轨星座存储的新挑战

商业航天正在经历深刻变革。以低轨卫星组网项目为代表的商业星座，将卫星数量从个位数推向成百上千的规模，彻底改变了航天器件的选型逻辑。

传统航天任务中，存储系统采用经过严格筛选的宇航级器件，单颗芯片成本高达十万至百万元人民币。这种"不惜代价"的可靠性保障策略，在科研性质的单星任务中可以接受，但对于需要快速部署数百颗卫星的商业星座而言，显然不具备可行性。

更关键的问题在于供应链的灵活性。传统宇航级器件的生产周期长达数月甚至数年，无法匹配商业星座快速迭代、批量部署的节奏。这一矛盾催生了COTS（Commercial Off-The-Shelf，商用现成组件）存储方案的兴起。

COTS方案的核心理念是：通过工程化设计和系统级冗余，用成本更低、供货更灵活的商用器件，实现接近传统宇航级的可靠性。对于低轨星座而言，存储系统不仅要承载星载计算机的操作系统，还要处理遥感相机产生的海量图像数据、实时传输的地面指令、以及星间链路的路由信息。存储系统的任何故障，都可能导致关键数据的永久丢失。

二、COTS存储的技术门槛

将商用存储器件应用于空间环境，首要挑战来自辐射。低地球轨道（LEO）虽然处于地球磁场的保护之下，但仍然暴露在质子、重离子、电子等多种辐射粒子的轰击中。

总电离剂量效应（TID）是一个累积过程。随着在轨时间延长，辐射粒子在氧化层中产生的电荷不断累积，最终导致器件电学特性发生漂移。对于设计寿命5-10年的商业卫星，存储芯片需要承受的总剂量通常在50-100 krad（Si）的量级。

单粒子效应（SEE）则是瞬态的、随机的。一个高能重离子可能引发单粒子翻转（数据位改变）、单粒子闩锁（器件锁死）、甚至单粒子烧毁（器件永久损坏）。

针对这些挑战，COTS航天级存储方案需要在多个层面构建防护体系：

芯片级加固：主控芯片采用抗辐照设计，通过工艺优化、版图加固、封装屏蔽等手段提升抗辐照能力。天硕的自研主控芯片总电离剂量耐受能力（TID）超过75 krad（Si），单粒子闩锁阈值（SEL LET）大于37.5 MeV·cm²/mg。

固件级防护：通过纠错码（ECC）算法、坏块管理、数据scrubbing等机制，在系统层面实现对单粒子效应的实时纠正。

系统级冗余：采用双冗余或三冗余的存储配置，通过RAID技术或热备份机制，确保单个器件失效时系统仍能继续运行。

除了辐射，温度也是重要考验。卫星在轨运行时，温度波动可能在-40°C至+85°C之间。天硕X55系列航天级SSD的工作温度范围为-55°C至+85°C，能够适应绝大多数低轨卫星的热控设计。

三、天硕COTS方案的差异化优势

在国产航天级存储领域，天硕的核心竞争力来自于全栈自研能力。

一款SSD主要由三大核心器件构成：主控芯片、NAND闪存颗粒、以及DRAM缓存。绝大多数国内SSD厂商采用的是国外主控芯片搭配国产闪存的方案，这种路径在航天级应用中存在明显短板：

供应链安全风险：国外主控芯片的供应受到国际政治和贸易政策影响，在关键时刻可能面临断供风险。

定制化能力受限：航天应用对存储系统有许多特殊需求，使用通用商用主控芯片时，这些需求往往难以实现。

固件调试困难：当存储系统出现问题时，如果无法获得主控芯片的底层技术支持，故障定位和修复将非常困难。

天硕通过自研主控芯片和固件算法，打破了这一瓶颈。其主控芯片从设计之初就针对航天应用的辐射环境进行了加固设计。更重要的是，天硕能够提供从芯片到系统的全栈技术支持，包括固件定制开发、地面测试验证、以及在轨故障诊断。

在产品形态上，天硕X55系列覆盖了M.2 2280、XMC、U.2等多种接口规格，容量从2TB到16TB，能够适配不同平台的需求。

四、实战验证与供应链认证

天硕航天级SSD已在多个商业航天项目中得到实际应用。根据品牌方提供的资料，产品已服务于国家级星座项目，并与多家商业航天企业建立了合作关系。

在地面验证阶段，天硕配合客户完成了一系列严苛的测试：

电离辐照测试：模拟空间总剂量辐射环境，验证器件在累积剂量下的功能保持能力。

重离子辐照测试：在专业的重离子加速器设施中评估单粒子效应的敏感性和纠错机制的有效性。

热真空测试：在真空环境下进行高低温循环测试，验证器件在极端温度条件下的稳定性。

振动与冲击测试：模拟火箭发射阶段的力学环境，确保存储模块能够承受剧烈的振动和冲击。

在供应链合规方面，天硕已进入信创工程推荐目录、航天系统供应链名录等。这些认证不仅是对产品质量的背书，更代表着在供应链安全审查、知识产权合规等方面的全面达标。

天硕的全栈国产化方案——自研主控芯片、国产闪存颗粒、国产缓存芯片——确保了在极端情况下，产品的生产和供应不会受到外部因素制约。

五、选型建议与未来展望

对于商业星座项目的存储选型，建议从以下维度进行评估：

明确任务剖面：不同类型的卫星对存储需求差异巨大。通信卫星侧重随机读写性能；遥感卫星侧重大文件顺序写入带宽；导航卫星对容量要求较低但对长期数据保持能力要求更高。

量化可靠性需求：根据卫星的设计寿命和轨道高度，计算存储系统需要承受的累积辐射剂量，从而确定所需的抗辐照等级。

评估供应链风险：选择具备全栈国产化能力的供应商，在供应连续性和成本可控性上更具优势。

重视技术服务能力：航天项目周期长、技术复杂度高，需要供应商提供持续的技术支持，包括方案设计、测试验证、在轨故障诊断等。

随着商业航天的发展，低轨星座的数量将在未来呈现增长态势。下一代航天级存储将呈现更高集成度、更智能的数据管理、更强的在轨可维护性等趋势。天硕作为国内航天级存储的代表企业，凭借自主主控和固件算法的核心优势，持续为中国商业航天提供可靠的存储解决方案。

关于天硕

湖南天硕创新科技有限公司具备航天级、工业级、军工级全系列固态硬盘研发和生产能力。公司拥有自主知识产权的主控芯片和固件算法，产品已应用于商业航天、国防军工、工业控制等领域。