“極限”計算機芯片可承受最高300攝氏度

由德國弗勞恩霍夫研究所微電子電路與系統(tǒng)(IMS)研究人員開發(fā)出的新型微芯片能夠在無損性能的情況下承受住300攝氏度的高溫。因為芯片是為地熱研究而設計，研究小組表示這種耐熱生產(chǎn)工藝的應用前景非常廣闊。

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地球核心釋放的能量幾乎是無窮盡的。地球內(nèi)部7000攝氏度（12600華氏度）的熱量可以成為未來能源資源的一部分，但想要對地熱進行開發(fā)和有效利用需要先進的技術。地下4000到6000米（2.5到3.7英里）深溫度可達到幾百攝氏度，這個深度足以開發(fā)出大量的地熱。然而，能夠進行鉆探開發(fā)的設備根本無法承受這樣高的溫度。

由德國弗勞恩霍夫研究所微電子電路與系統(tǒng)(IMS)研究人員開發(fā)出的新型微芯片能夠徹底改變這一切。這種小型芯片能夠在無損性能的情況下承受住300攝氏度的高溫。

開發(fā)地熱遠比向地下鉆孔要復雜。地球的地殼的熱度并不平均，因此需要一系列的傳感器和控制系統(tǒng)共同作用，找到最佳的能源開采地點。專為加熱設計的傳統(tǒng)半導體芯片也會在200攝氏度左右達到受熱極限，但在此之前芯片的性能已經(jīng)開始退化了。達到250攝氏度，芯片就被烤化了。

過去的研究主要涉及制造主動冷卻系統(tǒng)，在溫度升高的情況下保持探針正常工作。弗勞恩霍夫研究所研制的芯片即使在高溫條件下工作也不需要任何冷卻系統(tǒng)。

該芯片使用0.35μm（350納米）制造工藝，是近幾年市面上的芯片尺寸的10倍。但現(xiàn)代因特爾芯片最高耐受溫度只有100攝氏度。其它耐熱芯片大都使用1μm（1000納米）低效率制造工藝制成的，因此350納米并不算最差。

工程師使用一個絕緣芯片(SOI)互補金屬氧化物半導體（CMOS）設計使電路能夠承受高溫。絕緣芯片能夠用來對抗來自電流漏泄產(chǎn)生的熱效應。IMS研發(fā)芯片中的每個晶體管本身都有絕緣層，使其與周圍的晶體管絕緣。不受控制的電流漏泄能夠產(chǎn)生芯片故障，以及性能低下。除了絕緣防護晶體管之外，IMS研究人員還使用了鎢來減少因高溫而產(chǎn)生的長期損傷。

因為芯片是為地熱研究而設計，研究小組表示這種耐熱生產(chǎn)工藝的應用前景非常廣闊，比如，航空電子傳感器能夠安置在飛機渦輪發(fā)動機附近以獲得更為精確的數(shù)據(jù)，還可以用于長期處于高溫環(huán)境下的工業(yè)生產(chǎn)中。

弗勞恩霍夫研究所對制造工藝的早期測試結果十分滿意，計劃在2014年進行正式應用。