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美国NASA聘请无晶圆厂专家开发金星探测耐高温芯片
  太阳系中的金星(Venus)表面温度高达500℃,热到足以熔化铅或将铝变成浆状;为此,美国太空总署(NASA)在“中小型企业创新研发专案(SmallBusinessInnovationResearchProgram)”之下,提供24万5,000美元资金,聘请来自美国无晶圆厂业者OzarkIC(由阿肯色州大学独立)的专家,开发能耐受500℃高温的制程设计套件(PDK)。

  曾任职于德州仪器(TI)的OzarkIC技术长JimHolmes表示,该公司先前曾获得美国国家科学基金会(NSF)赞助,开发350℃制程设计套件,这个成功经验让他们获得NASA青睐,将在一个两阶段专案中,为VenusLandSailingRover探测装置(编按:一种外观为三轮式地面帆船的太空探测器)上应用的芯片,打造500℃制程设计套件。

  由于金星表面温度是太阳系最高,俄罗斯与日本所开发的金星探测器都只能支撑几个小时,NASA所开发的装置有希望能超越它们。在OzarkIC开发案的第一阶段,将证实能将先前开发的350℃制程设计套件(由英国业者RaytheonSystems所打造,该公司命名为HiT-SiCCMO)扩充到500℃;此外NASA要求该套件能耐受行星实验的紫外线成像仪。

  开发案的第二阶段是为VenusLandsailingRover打造具备即时编程功能的微控制器;来自阿肯色大学(UniversityofArkansas)电子工程系的教授AlanMantooth,他同时也是OzarkIC共同创办人与董事会成员,将率领一群博士候选人一起参与。

OzarkIC打造可耐受350℃~500℃的碳化矽(SiC)芯片


  如果成功,NASA将选择一位芯片供应商,利用OzarkIC的制程开发套件,生产混合讯号感测器、致动器、微控制器等芯片,应用于VenusLandsailingRover上;不同于VenusLandsailingRover的主处理器是被放置在调整为正常室温的“冷却盒”中,那些芯片将是暴露在外运作。



  NASA所开发的VenusLandsailingRover金星探测器,能以风力发动,并能在遭遇障碍物时利用一个气球来飞越

  OzarkIC让芯片能耐受500℃的秘诀之一,是采用碳化矽材料,以标准化矽制程在晶圆片上制作电晶体与其他主动元件;不过采用铝做为导线却非常不稳定,因为该种材料在632℃就会熔化。甚至铜也不太适合金星的大气压力──地球的大气压力为101千帕(thousandPascals),金星的大气压力则是900万帕。

  为此OzarkIC表示该公司有一种专为金星打造的金属层解决方案,但该公司以商业机密为由对细节保密;Holmes指出,关键成分有许多种,包括一种制程,将基础半导体加上氧化物与金属化技术,可耐受极端温度。该公司正在设计内含特制氧化物与金属的碳化矽制程,接下来将搭配温度补偿设计方法制作优良元件。

  OzarkIC拥有80项可耐受超低温与超高温的芯片技术专利,该公司正与阿肯色大学Mantooth的团队合作,进行将应用于VenusLandsailingRover冷却盒之外的芯片概念验证;NASA虽然希望能将冷却盒的尺寸最大化,但为了节省使其“冷却”的能源,该冷却盒的尺寸还是必须小型化。

  Mantooth表示,VenusLandsailingRover会应用到的芯片可能包括高温资料转换器、记忆体、逻辑元件,以及感测器讯号处理芯片,因此包括类比与数位电路;一旦他的团队能完成那些芯片的概念验证,以及预估打造那些芯片的成本,NASA将决定由哪一家芯片供应商来实际制作VenusLandsailingRover的芯片


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