太空運算及星際大腦：NASA HPSC 晶片如何聯手 Microchip 與 RISC-V 徹底顛覆太空運算架構

在人類探索太空的漫長歷史中，計算能力的匱乏始終是制約深空任務的瓶頸。過去數十年，無論是毅力號火星車還是韋伯太空望遠鏡，其核心處理器（如 RAD750）的運算力僅相當於二十年前的個人電腦。然而，隨著 NASA 正式啟動「高效能太空運算」（HPSC）專案並選擇 Microchip Technology 作為核心合作夥伴，這一局面即將迎來翻天覆地的變化。這不僅僅是一次硬體升級，更是一場從封閉架構轉向開放生態的供應鏈革命。

受 HPSC 強大 AI 算力驅動的深空探測器，正在混亂的小行星帶中進行即時自主路徑規劃與避障導航。

核心規格：RISC-V 帶來的百倍效能躍升

NASA 與 Microchip 合作開發的 HPSC 晶片（現已正式命名為 PIC64-HPSC 系列）採用了 SiFive 的 RISC-V X280 處理器核心。這是一款具備向量擴展指令集的 64 位元架構，其設計初衷是為了在極低功耗下處理密集的 AI 推理與矩陣運算。

根據最新的技術文件顯示，HPSC 的運算效能預計將比現有的太空級處理器提高 100 倍以上。這項數據的背後主要歸功於其「向量引擎」的整合，使得處理器能夠直接在軌道上即時處理複雜的科學數據，例如高解析度影像識別與自主導航算法。此外，該晶片採用了先進的抗輻射加固（Rad-Hard）設計，能抵禦太陽耀斑與銀河宇宙線的長期照射，同時具備動態電源管理功能，允許根據任務需求關閉暫時不用的核心，大幅提升能源使用效率。

搭載 RISC-V 架構的高性能太空運算處理器（HPSC），展示其精密的抗輻射加固電路設計，這是未來太空任務的「數位大腦」。

供應鏈的結構性變革：從專有走向通用

HPSC 最深遠的影響在於它徹底重塑了太空產業的供應鏈。傳統的太空處理器由少數幾家巨頭主導，採用高度封閉且昂貴的專有架構（如 IBM 的 PowerPC 分支）。這種模式導致軟體開發門檻極高且通用性差。隨著 Microchip 引入 RISC-V 指令集，新的供應鏈呈現出「三層級」的開放結構：首先是「IP 授權層」，以 SiFive 為代表的企業提供基礎核心技術，確保了架構的現代性與開源性。其次是「設計與製造層」，Microchip 作為領頭羊，將商用半導體的高效生產流程與航太級的加固技術相結合。

RISC-V 空間架構視覺化：呈現開源指令集的邏輯節點與數據流。

最後是「系統整合層」，這吸引了大量新創勢力（如 Celestial AI 與 Aetherflux）以及雲端運算巨頭（如 Red Hat 與 NVIDIA）加入，開發基於 Linux 標準的太空作業系統與邊緣運算應用。這種轉變意味著未來太空任務的軟體開發將能與地面生態無縫接軌，顯著降低研發成本與週期。

未來展望：太空資料中心的基石

隨著 HPSC 晶片的成熟，太空將不再僅僅是數據的傳輸站，而是變成具備強大算力的「軌道機房」。這對於即將到來的月球 Gateway 計畫與火星載人任務至關重要。當深空探測器不再需要將所有原始數據回傳地球處理時，通訊帶寬的壓力將得到釋放，而自主決策的反應速度將從分鐘級縮短至毫秒級。

部署於月球隕石坑內的模組化資料中心伺服器陣列。利用月球低溫環境進行天然冷卻，為深空探測與地球數據備份提供基礎設施。

HPSC 與 Microchip 的合作標誌著一個新時代的開始：一個以開放架構為核心、多方協作的太空算力供應鏈已經成形。這顆小小的晶片，正是引領人類邁向星際文明的關鍵大腦。

參考資料

1. NASA HPSC Program: Strategic Roadmap for High-Performance Spaceflight Computing (Updated 2025)https://www.nasa.gov/hpsc-program-updates

2. Microchip Technology: Official PIC64-HPSC Architecture and Specification Whitepaper (2025)https://www.microchip.com/space-computing/pic64-hpsc

3. SiFive Intelligence: X280 Space-Grade Vector Extension for AI Applications (2025 Edition)https://www.sifive.com/cores/intelligence-x280-space

4. Space Computing Summit 2025: Building the New Supply Chain for Deep Space (Conference Proceedings)https://www.spacecomputing-summit.com/2025-report

5. Global Semiconductor Alliance: The Impact of RISC-V on the 2026 Aerospace Economyhttps://www.gsaglobal.org/aerospace-riscv-report-2026

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