Nieuwe halfgeleidertechnologie voor ruimtevaart ontwikkeld

Een nieuwe halfgeleidertechnologie die aan het Georgia Institute of Technology werd ontwikkeld, zou kunnen worden ingezet in ruimtevoertuigen. De chips die met de techniek worden gemaakt zouden minder gevoelig zijn voor omgevingsfactoren.

Het project van het Georgia Institute of Technology en enkele andere universiteiten heeft ruim vijf jaar geduurd en mocht rekenen op een bijdrage van 12 miljoen dollar van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Het team ontwikkelde circuits en chipverpakkingen waarmee processors kunnen worden gemaakt die bestand zijn tegen de extreme omstandigheden in de ruimte. Het team baseerde zich daarbij op bestaande siliciumgermanium-technologie van IBM, waarbij op een halve micron wordt geproduceerd. De halfgeleiders zouden onder meer de straling en temperatuurwisselingen buiten de aardse dampkring kunnen overleven.

Ruimtevoertuigen worden ontwikkeld om onder zware omstandigheden te functioneren. De elektronica moet sterk worden geïsoleerd tegen straling en moet met zeer lage en zeer hoge temperaturen kunnen omgaan. Door de chips van siliciumgermanium te maken, zijn de ontwerpen veel flexibeler en eenvoudiger te maken. Zo kunnen processors die sensordata verwerken direct aan de sensors worden gekoppeld in plaats van in een geïsoleerde ruimte te worden weggewerkt. Dat zou een reductie in bekabeling, energieverbruik en complexiteit betekenen.

De vereenvoudiging van de ontwerpen zou apparatuur als marsrovers of maanrobots lichter maken, wat bij de lancering met draagraketten uiteraard een cruciale rol speelt. Voordat de SiGe-chips echter in voertuigontwerpen kunnen worden gebruikt, moeten ze door NASA worden getest. De eerste chips zijn voor dat doel al op het ISS geplaatst om te testen hoe de halfgeleiders met de wisselende temperaturen en straling omgaan.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (25)

[Verwijderd]

Wat zijn de temperatuursverschillen in de ruimte dan? Hoeveel verschil in cosmische straling is er dan?
Kan ik niet vinden op Google.

Wat ik me kan voorstellen is natuurlijk, apparatuur wat van de aarde naar de ruimte gaat, temperatuursverschil tussen binnen en buiten de dampkring. Natuurlijk ook sondes die de aarde verlaten, door de ruimte reizen, en weer in de dampkring van een andere planeet duiken om zo metingen te doen. Ik geloof niet dat mars een dikke dampkring heeft.
Is temperatuur en cosmische straling niet eerder veel constanter buiten de dampkring?

Wat ik me eerder kan voorstellen zijn raketten, die vanuit de aarde gelanceerd worden, buiten de dampkring reizen en vervolgens weer de dampkring op een andere plaats in gaan. Dus voor oorlogsindustrie.

[Ook al Bezet]

Wat zijn de temperatuursverschillen in de ruimte dan? Hoeveel verschil in cosmische straling is er dan?
Kan ik niet vinden op Google.

Het verschil in tussen de temperatuur in de schaduw en in de zon is tamelijk groot. Op de maan zwenkt dat van zo'n -150C naar +110C, in een baan rond de aarde zal het, neem ik aan, iets vergelijkbaars zijn. Een sateliet in een baan rond de aarde zal die temperatuurverandering, (tien)duizenden keren meemaken.

[Reactie gewijzigd door Ook al Bezet op 24 juli 2024 11:46]

[BadRespawn]

Wat zijn de temperatuursverschillen in de ruimte dan? Hoeveel verschil in cosmische straling is er dan?

Mbt kosmische straling is niet het verschil van belang, maar het feit da er in de ruimte veel kosmische straling is, en die kan elektronica beschadigen.

[Akino]

In de zon is het warm,in de schaduw is het koud,ook in de ruimte,daar liggen de verschillen behoorlijk uit elkaar,
Met name,elektronen en andere energie geladen deeltjes,die botsen met elektronica,kunnen fouten veroorzaken,dat is wat ze met name onder straling verstaan.
Wederom is de zon een enorme uitstoot van zulke straling,naast warmte en licht.

[willemdemoor]

Er zijn niet echt eenduidige temperaturen voor 'de ruimte', maar als voorbeeld worden temperaturen op de maan aangehaald. Plus 120c in de zon; -180c in het donker...

[xp7amrkr]

De efficiëntie en betrouwbaarheid een (ruimtevaart) machine zou inderdaad een stuk verbeteren als de elektronica niet op temperatuur gehouden hoeft te worden. Het scheelt natuurlijk naar verhouding veel energie om de elektronica op de omgevingstemperatuur te houden, of in ieder geval niet extreem bij te hoeven verwarmen. (of isoleren)

Offtopic: Binnenkort ook computer elektronica op 200 graden!

Zoals Joris hieronder al aangaf bedoelde ik echt 200 graden. De warmte overdracht gaat beter bij een groter temperatuurverschil. Dus als de elektronica op een hogere temperatuur zou werken, kamer temperatuur hetzelfde blijft, heb je met een standaard luchtkoeling een hogere efficiëntie.

[Reactie gewijzigd door xp7amrkr op 24 juli 2024 11:46]

[Checkmark]

"Offtopic: Binnenkort ook computer elektronica op 200 graden!"

200 Kelvin hoop ik

[xp7amrkr]

Nee, ik bedoelde echt 200 graden. 200 Kelvin is rond de -73 graden, het punt van deze elektronica (wat ik ervan begrijp), is dat ze minder temperatuur gevoelig zijn. Ze zouden dus ook in warmere omgevingen kunnen werken.

Een processor tot -73 graden koelen is niet rendabel, maar hem op bijvoorbeeld 120 of 150 graden kunnen laten lopen heeft voordelen.

[mashell]

Een processor tot -73 graden koelen is niet rendabel

Maar zouden er in de ruimte geen plekken te vinden zijn waar het gewoon zo koud is?

[.Joris.]

Het ging er denk ik in zijn post nog niet eens zo over wat er in de ruimte aan de gang is. Als wij hier chips op 200 graden Celsius kunnen laten lopen, want dat is wat hij bedoelde, dan kun je veel meer warmte afvoeren in dezelfde tijd. Simpelweg omdat het verschil tussen de omgevingstemperatuur en de chip groter is.

Zie het als een verwarmingsradiator, als jij je kamer 20 graden wilt hebben, kun je een énorme radiator plaatsen (of vloerverwarming) en er water in stoppen van 21 á 22 graden (Ligt ook aan het warmte verlies in een huis natuurlijk), mits je een groot oppervlakte hebt. Maar omdat niet iedereen zo'n énorme radiator in zijn huis wil hebben.... en vloerverwarming voor sommigen gewoon te prijzig is, gaan we voor een kleinere radiator, met een hogere temperatuur (60 graden Celsius meestal) omdat je dan meer energie op een kleiner oppervlakte kwijt kunt (en dus ook afstaan aan de omgeving).
Met de chip is dit hetzelfde, hoe warmer je chip kan lopen... hoe kleiner het koel oppervlakte hoeft te zijn, wanneer we toch evenveel energie (watt's) aan de omgeving af kunnen staan.
Onze hedendaagse chips laten we het liefst zo dicht mogelijk naar de omgeving temperatuur lopen omdat die minder lang mee gaan wanneer ze op een hoge temperatuur draaien.

[Durandal]

Kouder he? In het filmpje werdt al over -180C gesproken op de maan en mars, en in het diepe heelal is er alleen de achtergrondstraling en dan zit je een paar graden boven 0. Kelvin wel te verstaan.

[jasper623]

Ik ben wel benieuwd als de A-merken dit toepassen in hun chips, of deze niet erg veel duurder worden.
Oke dit is bedoeld voor de ruimtevaart, maar misschien willen de andere merken in de consumentenmarkt dit ook wel in hun chips.

[MrBlueEyes]

Zou in de toekomst zomaar kunnen. Voor nu zal het nog veel en veels te duur zijn voor de consumentenmarkt.

[Durandal]

Ook niet echt bruikbaar denk ik; Dit is 500 nm schaal. Dat zijn we all een tijdje gepasseerd bij de media markt.

[EjjE101]

Dit lijkt mij voor fabrieken met radioactieve producten ook interessant, maar zal wel wat te duur zijn.

[Teigetje!]

Geld speelt in die tak van sport veel minder een rol. Maar gezien de hoeveelheid robots die er al zijn voor die omgeving hebben ze daar niet echt een probleem. Alleen CCD chips want de cameras die de robots gebruiken verliezen door het gebruik langzaamaan steeds meer pixels.

[Verwijderd]

Dit werk is volgens mij niet echt nieuw maar meer een langzame evolutie. Electronica die bij grote temperatuur verschillen kan werken is al jaren lang onderwerp van onderzoek. Het wordt onder andere toegepast in bodemonderzoek waar de temperatuur ook flink kan oplopen (> 150 degC) of bijvoorbeeld in de chemische industrie, de luchtvaart etc. Kosmische straling is natuurlijk een ander verhaal.

[Verwijderd]

Ok bedankt voor de informatie.

Dit vond ik nog over temperatuurverschillen voor atronauten: http://www.nasa.gov/pdf/379068main_Temperature_of_Space.pdf

Komt neer op mogelijk 135 K verschil, gewoon in de ruimte, afhankelijk van welke massa en hoeveel massa het absorbeert. Ligt grotendeels aan de optische eigenschappen zoals ze het noemen, vrij vertaald zonlicht absorbtie (of het reflecteert, of absorbeert, of doorlaat), en IR emmisiegraad (tegen-starling, als jij hard genoeg straalt, krijgt de zon het warm ).

Ik wist niet dat de ISS in 90 minuten om de aarde draaide, moet je toch ook gek worden, goeiemorgen, goeieavond, goeiemorgen....

Waarschijnlijk zal er ook een groot gedeelte van kosmische straling door deeltjes in de atmosfeer worden omgezet in andere deeltjes en warmte. Volgens mij word het buiten de magnetische velden van de aarde nog veel moeilijker om apparatuur en mens tegen deze kosmische straling te besch4rmen.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 11:46]

[hiddepolen]

Super mooi idee, ik hou altijd wel van dit soort (semi) Science Fiction dingen, die uitgevonden worden.

[Verwijderd]

Echte bikkel-CPU's bestand tegen harde barre omstandigheden

[Verwijderd]

wetenschap for the win! nu nog wat minder patentellende en de vooruitgang kan echt los..