211service.com
Mazs silīcija pulkstenis
Lai gan datoru mikroshēmas turpina samazināties, sīkrīku izmēru joprojām daļēji ierobežo salīdzinoši lieli kvarca gabali, kas darbojas kā elektronisko shēmu elektrokardiostimulatori. Taču dažu nākamo mēnešu laikā var būt lētāka, mazāka alternatīva kvarcam. Decembrī Saniveilā, Kalifornijā, uzņēmums SiTime Paredzams, ka sāks piegādāt uz silīcija bāzes veidotu hronometru, kas izaicina 60 gadus veco kvarca tehnoloģiju.
Kvarca oscilatori tiek izmantoti kā laika mērītāji praktiski visā mūsdienu elektronikā, saka Ārons Partridžs, SiTime galvenais tehnoloģiju speciālists, kurš tos sauc par sistēmas sirdspukstiem. Viņš saka, ka katru gadu tiek izgatavoti aptuveni astoņi miljardi kvarca kristālu - oscilatora sastāvdaļas, kas vibrē noteiktā frekvencē.
Tomēr kvarca tehnoloģija ir balstīta uz gadu desmitiem vecu nozari, kas ir maz mainījusies kopš integrēto shēmu izgudrošanas. Un, lai gan silīcija ražošana ir ļāvusi integrētajām shēmām sarukt un kļūt sarežģītāka, kvarca rezonatoru izgatavošanā izmantotās ražošanas metodes nav tikušas līdzi izmēram.
Izmantojot silīciju kvarca vietā, SiTime spēj izgatavot rezonatoru, kura platums ir tikai pāris simti mikrometru, norāda Partridge, savukārt līdzvērtīga kvarca rezonatora platums ir aptuveni milimetrs. Turklāt Partridge saka, ka silīcija rezonatoru izgatavošana ir daudz lētāka.
Ideja atteikties no kvarca oscilatoriem silīcija oscilatoriem nav jauna; pētnieki Stenfordas Universitātē, Mičiganas Universitātē un Kalifornijas Universitātē Bērklijā ir strādājuši pie šīs tehnoloģijas gadu desmitiem. Tomēr lielākoties šo silīcija sistēmu kvalitāte nav pielīdzināma kvarca kvalitātei. Tomēr pēdējos gados sasniegumi mikroelektronisko mehānisko sistēmu (MEMS) ražošanā ir padarījuši augstas kvalitātes silīcija oscilatorus praktiskākus.
Partridge skaidro, ka SiTime rezonatori, kas izgatavoti no viena kristāla silīcija, paļaujas uz nelielu spriegumu, lai ierīces sirds tikšķētu. Rezonators ir iekapsulēts un aizvērts no apkārtējās vides. Kad oscilatoram tiek pielikts spriegums, rezonators vibrē noteiktā frekvencē. Ja rezonatora masa dzīves laikā mainās, tas zaudē laiku. Partridge saka, ka pat atšķirība vienā atomu slānī var mainīt frekvenci. Tātad SiTime inženieri izmanto īpaši tīru paņēmienu, kurā rezonators tiek izgatavots un noslēgts mazā vakuuma kamerā, kurā nav nekādu papildu atomu.
Papildus izmēra priekšrocībām SiTime silīcija oscilatori ir pievilcīga alternatīva, jo tos var noregulēt uz dažādām frekvencēm. Atšķirībā no kvarca kristāla, kas ir izgatavots tā, lai visā tā kalpošanas laikā rezonētu noteiktā frekvencē, silīcija oscilators spēj vibrēt dažādās frekvencēs atkarībā no programmatūras, kas kontrolē ķēdi. Tas padara ražošanas procesu lētāku, saskaņā ar Partridge teikto, jo, kad tiek izgatavots kvarca kristāls, tas ir paredzēts rezonēšanai vienā frekvencē visā tā kalpošanas laikā. Piemēram, lai mainītu kvarca pulksteņa funkciju no tāda, kas darbina mobilo tālruni, uz tādu, kurā darbojas augstas izšķirtspējas televizors, ir jāizgatavo pavisam cita partija.
Bet SiTime silīcija rezonatoriem ražošanas laikā nav nepieciešama frekvences pielāgošana, kas atvieglo to ražošanu. Un, kad tie ir gatavi lietošanai, inženieris vienkārši noregulē vēlamo frekvenci, izmantojot programmatūru.
SiTime ir viens no nedaudziem jaunajiem uzņēmumiem, kas izstrādā MEMS rezonatoru tehnoloģiju, saka Rodžers Hovs, Stenfordas elektrotehnikas profesors un galvenais zinātnieks. Silikona pulksteņi , Kalifornijas Universitātes Bērklijas štatā. Viņš saka, ka apgabals ir gatavs komercializācijai, pateicoties MEMS nozares nogatavināšanas tehnoloģiju un īpaši tīru iekapsulēšanas metožu kombinācijai. Rezultātā ir radušies vairāki jaunuzņēmumi, kas specializējas MEMS rezonatoros, tostarp Silicon Clocks un Mobius Microsystems , Mičiganas Universitātes atzars.
SiTime ir sadarbojies ar lielākajiem kvarca pulksteņu ražotājiem, kas pārdos savus silīcija oscilatorus. Bet ir vēl daudz darāmā. Partridge saka, ka produkti, kas tiks piegādāti gada beigās, apmierinās dažus kvarca oscilatoru lietojumus, piemēram, vienkāršus mikroprocesoru pulksteņus. Taču tie nav pietiekami labi, lai aizstātu, piemēram, kvarca laika noteikšanas mehānismus GPS ierīcēs. Viņš saka, ka nākotnes silīcija pulksteņiem būs lielāka precizitāte, jo viņa komanda iemācīsies precīzi noregulēt ražošanas metodes.