桑迪亚国家实验室 SA3000 8085 CPU

# 桑迪亚国家实验室 SA3000 8085 CPU | CPU Shack 博物馆 来源：https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/ [](https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/761-7618457_sandia-national-laboratories-sandia-national-laboratory-logo/) 早在20世纪70年代末和80年代初，桑迪亚国家实验室（位于美国新墨西哥州阿尔伯克基）开始建设大规模设计、制造和测试集成电路的能力（封装由Fairchild和Allied Signal处理）。为什么一个国家实验室需要这种能力？为了提供市场上无法获得的组件。在这种情况下，桑迪亚的目标是制造用于武器和太空任务的抗辐射器件——这些是最严酷的环境，可靠性至关重要。 桑迪亚于1978年启动其晶圆厂，使用2英寸晶圆和10微米工艺，落后“业界先进水平”几代。到1982年，升级为4英寸晶圆系统，特征尺寸小至2微米。桑迪亚正是用这一设计节点制造了伽利略号木星探测器所需的所有集成电路。其中包括RCA的1802处理器。桑迪亚获得了该处理器及其支持芯片的逻辑图，并以抗辐射工艺重新设计。需要多少颗芯片？仅探测器本身、备份件、测试芯片等就超过5万颗。 [](https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/artwork_galileo-io-jupiter/) 桑迪亚还为武器系统生产各种集成电路——这里说的不是坦克、飞机或舰船，而是需要能承受强辐射的芯片的武器，通常是核弹头、再入飞行器、洲际弹道导弹等。桑迪亚为它们制造芯片，并维护着“战争储备”替换芯片库存以备不时之需。 1982年，桑迪亚开始对Intel 8085处理器进行CMOS抗辐射转换工作。这成为后来的桑迪亚SA3000。将HMOS工艺的Intel 8085转换为抗辐射CMOS工艺并非易事。原始8085约有6500个晶体管，转换为CMOS后，器件晶体管数达到18000个。其中一个较棘手的转换是指令译码器（一个大型PLA），在NMOS中容易实现，但在CMOS中则不那么简单。SA3000采用4英寸晶圆、3微米工艺制造。 [](https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/sandiasa3000b-444102-000/) 桑迪亚 SA3000 – 批次G 晶圆18 – 生产于1984年 芯片尺寸为228-239密耳，工作电压4.5-11V，同时在5V下保持兼容性以便测试。提高电压为辐射效应提供了更多“裕量”，因为辐射暴露往往会降低器件的最大速度。桑迪亚还为SA3000制作了一套支持芯片：SA3001（Intel 8155）、SA3002（Intel 8355）、SA3026（Intel 8212）以及其他所需芯片。 [](https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/sandiasa3001b-444123-000/) SA3001 – Intel 8155 抗辐射设计既是一门艺术也是一门科学，为了使其可靠工作，设计中投入了大量精力。芯片采用n-on-n+外延衬底来抑制闩锁效应，晶体管周围使用广泛的保护环，并采用硬化氧化物（主要通过控制生产温度来实现）。尽可能多地连接电源到衬底以及地到保护环和p阱，以进一步辅助闩锁控制。 这给桑迪亚带来了什么？一个8085处理器，能够承受1×10⁶ rad辐射而性能仅下降25%，在3×10⁶ rad辐射下性能下降40%。设计目标为1×10⁵ rad，因此他们大幅超出了目标。对于人类来说，超过1000 rad通常是致命的。 SA3000曾被（且仍在）用于W88型47.5万吨当量核弹头，该弹头搭载于潜射Trident II导弹上。它运行主计算机/编程器，负责高度和引信计算。SA3000也曾被Ball Aerospace用于深空星体跟踪器设计，并于1990年用于联合释放与辐射效应卫星（CRRES），以研究高辐射对电子设备的影响。CRRES上的电子设备工作正常，但电池仅一年后失效，导致任务提前失败。 大约在1984-1985年，政府决定引入一家承包商来运营晶圆厂，这令桑迪亚管理层大为不满，并对效率造成损害。这家承包商是Allied Signal，当时完全没有运营晶圆厂的经验。这在相当长一段时间内大大减缓了生产。 [](https://www.cpushack.com/2026/06/03/sandia-national-labs-sa3000-8085-cpu/harrishs1-80c85rh-q-34371/) Harris HS1-80C85RH-Q 序列号 #0001 SA3000（及其支持芯片）于1990年由Harris商业化，型号为HS1-80C85RH和HS9-80C85RH。它们与SA3000类似，采用相同工艺制造，但工作电压仅标称为5V而非10V，最高速度2MHz而非SA3000所能达到的10MHz。HS1为宇航级，具有更高等级的筛选；HS9为军品级，但未按宇航使用级别筛选。