Sandia National Labs開発の放射線耐性SA3000 8085プロセッサ

Sandia National Laboratoryが開発した放射線耐性CMOS版Intel 8085「SA3000」は、核兵器から宇宙ミッションまで幅広い用途で採用された。1982年の開発開始から1990年のHarrisによる商用化まで、10年にわたる開発を経たこのプロセッサの詳細が記録されている。

Sandia National Laboratoryはアルバカーキ（NM、USA）に拠点を置き、1978年からIC設計、製造、テスト能力の構築を開始した。同年は2インチウェハ上で10マイクロメートルプロセスでの製造が始まり、1982年には4インチウェハシステムへのアップグレードが実施され、最小特性寸法が2マイクロメートルまで縮小された。パッケージングはFairchildおよびAllied Signalが担当した。

SA3000の設計と仕様

1982年、SandiaはIntel 8085プロセッサのCMOS放射線耐性版変換に着手した。元のHMOS版Intel 8085は約6,500トランジスタを搭載していたが、CMOS変換により18,000トランジスタへと増加した。SA3000は4インチウェハ上の3マイクロメートルプロセスで製造され、動作電圧範囲は4.5～11ボルト、テスト互換性のため5ボルトでの動作にも対応した。ダイサイズは228～239ミルである。

放射線耐性を実現するため、チップはn-on-n+エピタキシャル基板上に製造され、ラッチアップ制御を提供した。トランジスタ周囲には広範囲なガード環が設置された。SA3000は100万ラド（10×10^6 rad）の放射線に対して25％のパフォーマンス低下で耐性を示し、300万ラド（3×10^6 rad）では40％の低下にとどまった。設計目標は10万ラド（1×10^5 rad）であった。

核兵器および宇宙ミッションでの採用

SA3000とそのサポートチップ（SA3001、SA3002、SA3026）はGalileo探査機のJupiter太陽系外惑星ミッションに採用された。探査機自体、バックアップ、テスト用チップを含め50,000個を超えるICが必要とされた。加えてSandiaはRCAから1802プロセッサを含む様々なICを核弾頭、再突入体、ICBMを含む兵器システムに供給した。

SA3000は特にW88 475キロトン核弾頭用Trident II潜水艦発射型ミサイルに搭載される主要コンピュータ・プログラマーとして使用された。この役割で高度および信管計算を担当した。Ball Aerospaceも深宇宙星追跡設計にSA3000を採用した。

商用化と後継品

1984～1985年頃、Allied Signalが政府からの発注により製造施設の運営を担当するようになった。1984年には製造されたSA3000チップ（Lot G Wafer 18）が確認されている。1990年、SA3000およびサポートチップはHarrisにより商用化され、HS1-80C85RH（宇宙グレード、より高いレベルのスクリーニング）およびHS9-80C85RH（軍用グレード、宇宙用途レベルのスクリーニングなし）として市場投入された。Harris版は同一プロセスで製造されたSA3000と同様の仕様を保持している。

また1990年には、Combined Release and Radiation Effects Satellite（CRRES）衛星がSA3000を搭載して展開された。CRRES衛星は電子機器への放射線影響の研究に使用された。搭載電子機器は正常に動作したが、バッテリは1年後に故障した。

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出典

The CPU Shack Museum（2026年6月3日）「Sandia National Labs SA3000 8085 CPU | The CPU Shack Museum」 https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/