太陽系中的金星(Venus)表面溫度高達500℃,熱到足以熔化鉛或?qū)X變成漿狀,;為此,,美國太空總署(NASA)在“中小型企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)專案(SmallBusinessInnovationResearchProgram)”之下,提供24萬5,,000美元資金,,聘請來自美國無晶圓廠業(yè)者OzarkIC(由阿肯色州大學(xué)獨立)的專家,開發(fā)能耐受500℃高溫的制程設(shè)計套件(PDK),。
曾任職于德州儀器(TI)的OzarkIC技術(shù)長JimHolmes表示,,該公司先前曾獲得美國國家科學(xué)基金會(NSF)贊助,開發(fā)350℃制程設(shè)計套件,,這個成功經(jīng)驗讓他們獲得NASA青睞,,將在一個兩階段專案中,為VenusLandSailingRover探測裝置(編按:一種外觀為三輪式地面帆船的太空探測器)上應(yīng)用的芯片,,打造500℃制程設(shè)計套件,。
由于金星表面溫度是太陽系最高,俄羅斯與日本所開發(fā)的金星探測器都只能支撐幾個小時,,NASA所開發(fā)的裝置有希望能超越它們,。在OzarkIC開發(fā)案的第一階段,將證實能將先前開發(fā)的350℃制程設(shè)計套件(由英國業(yè)者RaytheonSystems所打造,,該公司命名為HiT-SiCCMO)擴充到500℃,;此外NASA要求該套件能耐受行星實驗的紫外線成像儀。
開發(fā)案的第二階段是為VenusLandsailingRover打造具備即時編程功能的微控制器,;來自阿肯色大學(xué)(UniversityofArkansas)電子工程系的教授AlanMantooth,,他同時也是OzarkIC共同創(chuàng)辦人與董事會成員,將率領(lǐng)一群博士候選人一起參與,。
OzarkIC打造可耐受350℃~500℃的碳化矽(SiC)芯片
如果成功,,NASA將選擇一位芯片供應(yīng)商,利用OzarkIC的制程開發(fā)套件,,生產(chǎn)混合訊號感測器,、致動器、微控制器等芯片,,應(yīng)用于VenusLandsailingRover上,;不同于VenusLandsailingRover的主處理器是被放置在調(diào)整為正常室溫的“冷卻盒”中,,那些芯片將是暴露在外運作。
NASA所開發(fā)的VenusLandsailingRover金星探測器
NASA所開發(fā)的VenusLandsailingRover金星探測器,,能以風(fēng)力發(fā)動,,并能在遭遇障礙物時利用一個氣球來飛越
OzarkIC讓芯片能耐受500℃的秘訣之一,是采用碳化矽材料,,以標(biāo)準(zhǔn)化矽制程在晶圓片上制作電晶體與其他主動元件,;不過采用鋁做為導(dǎo)線卻非常不穩(wěn)定,因為該種材料在632℃就會熔化,。甚至銅也不太適合金星的大氣壓力──地球的大氣壓力為101千帕(thousandPascals),,金星的大氣壓力則是900萬帕。
為此OzarkIC表示該公司有一種專為金星打造的金屬層解決方案,,但該公司以商業(yè)機密為由對細(xì)節(jié)保密,;Holmes指出,關(guān)鍵成分有許多種,,包括一種制程,,將基礎(chǔ)半導(dǎo)體加上氧化物與金屬化技術(shù),可耐受極端溫度,。該公司正在設(shè)計內(nèi)含特制氧化物與金屬的碳化矽制程,,接下來將搭配溫度補償設(shè)計方法制作優(yōu)良元件。
OzarkIC擁有80項可耐受超低溫與超高溫的芯片技術(shù)專利,,該公司正與阿肯色大學(xué)Mantooth的團隊合作,,進行將應(yīng)用于VenusLandsailingRover冷卻盒之外的芯片概念驗證;NASA雖然希望能將冷卻盒的尺寸最大化,,但為了節(jié)省使其“冷卻”的能源,,該冷卻盒的尺寸還是必須小型化。
Mantooth表示,,VenusLandsailingRover會應(yīng)用到的芯片可能包括高溫資料轉(zhuǎn)換器,、記憶體、邏輯元件,,以及感測器訊號處理芯片,,因此包括類比與數(shù)位電路;一旦他的團隊能完成那些芯片的概念驗證,,以及預(yù)估打造那些芯片的成本,NASA將決定由哪一家芯片供應(yīng)商來實際制作VenusLandsailingRover的芯片