211service.com
Mažas silicio laikrodis
Nors kompiuterių lustai vis mažėja, įtaisų dydį iš dalies vis dar riboja gana dideli kvarco gabalai, kurie veikia kaip elektroninių grandinių širdies stimuliatoriai. Tačiau per ateinančius kelis mėnesius gali atsirasti pigesnė, mažesnė kvarco alternatyva. Gruodžio mėn., Sunnyvale, Kalifornijoje įsikūrusi įmonė, SiTime Tikimasi, kad pradės tiekti silicio pagrindu pagamintą laikmatį, kuris meta iššūkį 60 metų senumo kvarco technologijai.
Kvarciniai generatoriai naudojami kaip laiko matuokliai beveik visoje šiuolaikinėje elektronikoje, sako Aaronas Partridge'as, „SiTime“ vyriausiasis technologijų pareigūnas, vadinantis juos sistemos širdies plakimu. Pasak jo, kiekvienais metais pagaminama apie aštuoni milijardai kvarco kristalų – tam tikru dažniu vibruojančių osciliatoriaus komponentų.
Tačiau kvarco technologija paremta dešimtmečių senumo pramone, kuri mažai pasikeitė nuo tada, kai buvo išrastos integrinės grandinės. Ir nors silicio gamyba leido integruotoms grandinėms susitraukti ir tapti sudėtingesnėmis, gamybos būdai, naudojami gaminant kvarcinius rezonatorius, neatsiliko nuo dydžio.
Naudodamas silicį, o ne kvarcą, „SiTime“ gali pagaminti vos poros šimtų mikrometrų pločio rezonatorių, sako Partridge, o lygiaverčio kvarcinio rezonatoriaus plotis siekia apie milimetrą. Be to, Partridge teigia, kad silicio rezonatorių gamyba yra daug pigesnė.
Idėja atsisakyti kvarcinių generatorių silicio generatoriams nėra nauja; Stanfordo universiteto, Mičigano universiteto ir Kalifornijos universiteto Berklio mokslininkai su šia technologija dirbo dešimtmečius. Tačiau dažniausiai šių silicio sistemų kokybė neprilygo kvarco kokybei. Tačiau pastaraisiais metais dėl mikroelektroninių mechaninių sistemų (MEMS) gamybos pažangos aukštos kokybės silicio generatoriai tapo praktiškesni.
Partridge paaiškina, kad „SiTime“ rezonatoriai, pagaminti iš vieno kristalo silicio, priklauso nuo mažos įtampos, kad prietaiso širdis tiksi. Rezonatorius yra įkapsuliuotas ir uždarytas nuo aplinkos. Kai į osciliatorių įjungiama įtampa, rezonatorius vibruoja tam tikru dažniu. Jei rezonatoriaus masė pasikeičia per jo eksploatavimo laiką, jis praranda laiką. Partridge teigia, kad net vieno atomų sluoksnio skirtumas gali pakeisti dažnį. Taigi, „SiTime“ inžinieriai naudoja itin švarią techniką, kai rezonatorius yra pagamintas ir uždaromas į mažą vakuuminę kamerą, kurioje visiškai nėra jokių papildomų atomų.
Be dydžio pranašumo, SiTime silicio osciliatoriai yra patraukli alternatyva, nes jie gali būti suderinti su skirtingais dažniais. Skirtingai nuo kvarco kristalo, kuris yra pagamintas taip, kad per visą savo eksploatavimo laiką rezonuotų tam tikru dažniu, silicio osciliatorius gali vibruoti įvairiais dažniais, priklausomai nuo programinės įrangos, valdančios grandinę. Anot Partridge, dėl to gamybos procesas yra pigesnis, nes kai gaminamas kvarco kristalas, jis suprojektuotas taip, kad per visą savo gyvavimo laiką rezonuotų vienu dažniu. Pavyzdžiui, norint pakeisti kvarcinio laikrodžio funkciją iš tokio, kuris valdo mobilųjį telefoną, į tą, kuriame veikia didelės raiškos televizorius, reikia pagaminti visiškai kitą partiją.
Tačiau SiTime silicio rezonatoriams gamybos metu nereikia reguliuoti dažnio, todėl juos lengviau gaminti. Ir kai jie yra paruošti naudoti, inžinierius tiesiog sureguliuoja norimą dažnį naudodamas programinę įrangą.
„SiTime“ yra viena iš kelių naujų įmonių, kuriančių MEMS rezonatorių technologiją, sako Rogeris Howe'as, Stanfordo elektrotechnikos profesorius ir vyriausiasis mokslininkas. Silicio laikrodžiai , Kalifornijos universiteto Berklio padalinyje. Jis sako, kad ši sritis yra subrendusi komercializacijai dėl MEMS pramonės brandinimo technologijų ir itin švarių kapsuliavimo metodų derinio. Dėl to atsirado daugybė naujų įmonių, besispecializuojančių MEMS rezonatoriuose, įskaitant Silicon Clocks ir „Mobius Microsystems“. , Mičigano universiteto padalinys.
„SiTime“ bendradarbiauja su pagrindiniais kvarcinių laikrodžių gamintojais, kurie parduos savo silicio osciliatorius. Tačiau dar reikia nuveikti. Partridge teigia, kad gaminiai, kurie bus pristatyti metų pabaigoje, patenkins keletą kvarcinių generatorių, pavyzdžiui, paprastų mikroprocesorių laikrodžių, naudojimo. Tačiau jie nėra pakankamai geri, kad pakeistų, pavyzdžiui, kvarcinius laiko nustatymo mechanizmus GPS įrenginiuose. Pasak jo, būsimi silicio laikrodžiai turės didesnį tikslumą, nes jo komanda išmoks tiksliai suderinti gamybos technologijas.