מ-MP3 לשבבי אקסטרים: מכון פראנהופר פיתח שבב המיועד לשרוד תנאים קיצוניים
לב כדור הארץ הוא מקום לוהט, ושוררת בו טמפרטורה הנמדדת באלפי מעלות. עם זאת, מדענים תמיד הסתכלו עליו בקנאה מפני שהוא מהווה מקור אפשרי לאנרגיה בלתי נדלית. אך אליה וקוץ בה: מקדחים המגיעים לעומק הנדרש יכולים לעמוד בחום הגבוה, אך השבבים המנהלים אותם לא עומדים במשימה.
מכון פראנהופר, זה שהוציא לשוק את מקודד ה-MP3 הראשון בשנת 1994, הכריז על שבב מחשב חדש המסוגל לפעול בטמפרטורות של 300 מעלות צלזיוס. שבבים רגילים מסוגלים לעמוד בטמפרטורות המגיעות עד 200 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן הם מתפחמים. מעבדי מחשב של אינטל, למשל, לא מגיעים אפילו ל-200 מעלות והגבול שלהם עובר באיזור 100 מעלות.
השבב שפותח במכון פראנהופר מיוצר בתהליך ליתוגרפיה של 350 ננו-מטר, שהוא גדול פי עשר מהתהליך בו מיוצרים שבבי מחשב מהדורות האחרונים של אינטל ו-AMD. עם זאת, שבבים עמידים בחום גבוה יוצרו עד כה בליתוגרפיה של 1000 ננו-מטר, כך ש-350 ננו-מטר הוא בהחלט שיפור גדול.
| שבב IMS מבית פראנהופר |
המהנדסים השתמשו בתכנון הנקרא "סיליקון-על-גבי-מבודד" (silicon-on-insulator – SOI) בשבבי CMOS המאפשר למעגלים להתמודד עם טמפרטורות גבוהות.
SOI מיועד להלחם בתופעה הנוצרת בחום גבוה שנקראת "זליגת זרם" (Current Leakage), ובה נגרמות טעויות ותקלות חישוביות המאיטות את ביצועי השבב. שבבי IMS של פראנהופר מתמודדים עם בעיה זו על ידי בידוד כל טרנזיסטור משכניו עם שכבת בידוד נוספת. בצורה כזו זרמים חשמליים לא סוטים מנתיבם.
בנוסף לבידוד, פראנהופר בחרו להשתמש בטונגסטן במקום אלומיניום כדי להמעיט נזק ארוך טווח מהחום הגבוה.
| ליבת כדור הארץ שולחת עורקים אל פני השטח, ואליהם צריך להגיע בקידוחים |
במהלך המחקר, מצאו החוקרים שימושים נוספים עבור השבבים החדשים. אחד מהם הוא עבור הנדסה אווירית – ניתן יהיה למקם חיישנים קרוב יותר למנועים כדי לקבל קריאות מדויקות, ללא נזק מהחום.
עד כה מבחני השטח המוקדמים שנערכו לשבבים משביעי רצון, והמכון מתכנן להציע את השבבים מאוחר יותר השנה.
התחברות לעורקי המגמה של כדור הארץ לייצור אנרגיה זולה ונקייה עשויה לפתור את בעיות האנרגיה של עולם שהופך רק יותר רעב לאנרגיה. האם נראה פיתוחים חדשים בתחום? ימים יגידו.
