211service.com
Malé silikonové hodiny
Zatímco počítačové čipy se neustále zmenšují, velikost gadgetů je stále částečně omezena relativně velkými kusy křemene, které fungují jako kardiostimulátory pro elektronické obvody. Ale během několika příštích měsíců může existovat levnější a menší alternativa křemene. V prosinci společnost se sídlem v Sunnyvale v Kalifornii SiTime Očekává se, že začne dodávat časomíru na bázi křemíku, která zpochybňuje 60 let starou technologii quartz.
Křemenné oscilátory se používají jako časoměřiče prakticky ve všech dnešních elektronických zařízeních, říká Aaron Partridge, technologický ředitel SiTime, který je nazývá srdcem systému. Každý rok se podle něj vyrobí asi osm miliard křemenných krystalů – součástí oscilátoru, které vibrují na určité frekvenci.
Technologie quartz je však založena na desetiletí starém odvětví, které se od doby, kdy byly vynalezeny integrované obvody, změnilo jen málo. A zatímco výroba křemíku umožnila integrovaným obvodům zmenšit a získat složitost, výrobní techniky používané k výrobě křemenných rezonátorů neudržely krok s velikostí.
Při použití křemíku místo křemene je SiTime schopen vyrobit rezonátor o šířce pouhých několika set mikrometrů, říká Partridge, zatímco ekvivalentní křemenný rezonátor má šířku asi milimetr. Navíc Partridge říká, že výroba křemíkových rezonátorů je mnohem levnější.
Myšlenka opustit křemenné oscilátory pro křemíkové není nová; výzkumníci ze Stanfordské univerzity, Michiganské univerzity a Kalifornské univerzity v Berkeley na této technologii pracují již desítky let. Z větší části však kvalita těchto křemíkových systémů neodpovídá kvalitě křemene. V posledních letech však pokroky ve výrobě mikroelektronických mechanických systémů (MEMS) učinily vysoce kvalitní křemíkové oscilátory praktičtějšími.
Partridge vysvětluje, že rezonátory SiTime, které jsou vyrobeny z monokrystalického křemíku, spoléhají na malé napětí, aby udržely srdce zařízení v tikání. Rezonátor je zapouzdřen a uzavřen od okolního prostředí. Když je na oscilátor přivedeno napětí, rezonátor vibruje na určité frekvenci. Pokud se hmotnost rezonátoru během jeho životnosti změní, ztrácí čas. Partridge říká, že i rozdíl v jediné vrstvě atomů může změnit frekvenci. Inženýři SiTime tedy používají ultra čistou techniku, ve které je rezonátor vyroben a utěsněn do malé vakuové komory, která je zcela bez jakýchkoli dalších atomů.
Kromě výhody velikosti jsou křemíkové oscilátory SiTime přitažlivou alternativou kvůli jejich schopnosti být naladěny na různé frekvence. Na rozdíl od křemenného krystalu, který je vyroben tak, aby rezonoval na určité frekvenci po celou dobu své životnosti, je křemíkový oscilátor schopen vibrovat na mnoha různých frekvencích v závislosti na softwaru řídícím obvod. To činí výrobní proces méně nákladným, podle Partridge, protože když je vyroben křemenný krystal, je navržen tak, aby rezonoval na jediné frekvenci po celou dobu své životnosti. Změna funkce quartzových hodin z těch, které ovládají mobilní telefon, na ty, které provozují například televizi s vysokým rozlišením, vyžaduje výrobu úplně jiné šarže.
Ale křemíkové rezonátory SiTime nevyžadují úpravu frekvence během výroby, což usnadňuje jejich výrobu. A když jsou připraveny k použití, technik jednoduše naladí požadovanou frekvenci pomocí softwaru.
SiTime je jednou z mála nových společností vyvíjejících technologii MEMS rezonátorů, říká Roger Howe, profesor elektrotechniky na Stanfordu a hlavní vědec Silikonové hodiny , vedlejší produkt Kalifornské univerzity v Berkeley. Tato oblast je zralá na komercializaci, říká, díky kombinaci vyspělých technologií v průmyslu MEMS a ultračistých technik zapouzdření. V důsledku toho se objevila řada startupů specializujících se na MEMS rezonátory, včetně Silicon Clock a Mikrosystémy Mobius , spin-off University of Michigan.
SiTime se spojil s významnými výrobci quartzových hodin, kteří budou prodávat své křemíkové oscilátory. Čeká nás ale ještě více práce. Partridge říká, že produkty, které budou dodávány na konci roku, uspokojí několik aplikací pro quartz oscilátory, jako jsou jednoduché mikroprocesorové hodiny. Nejsou však dost dobré, aby nahradily například quartzové časovací mechanismy v zařízeních GPS. Budoucí křemíkové hodiny, jak říká, budou mít vyšší přesnost, protože se jeho tým naučí dolaďovat výrobní techniky.