Najważniejsze wiadomości - Większe bezpieczeństwo i lepsza ochrona dzięki szybszym tranzystorom
Jednak do poprawnej pracy powyższych urządzeń niezbędne jest osiągnięcie wyższych niż do tej pory częstotliwości radiowych, a co za tym idzie opracowanie nowych, szybszych układów scalonych. W ramach finansowanego przez UE projektu "Opracowywanie heterozłączowej, krzemowo-germanowej technologii bipolarnej o częstotliwościach pracy rzędu 0,5 teraherców" ('Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology'), lub też 'DotFive', opracowano szybsze tranzystory, stanowiące podstawę nowych rozwiązań technologicznych. Zwiększenie szybkości pracy mikroelektroniki może otworzyć wrota do szeregu nowych zastosowań, takich jak: komunikacja bezprzewodowa o dużej szybkości, samochodowe systemy unikania kolizji, czy też nieiwazyjne skanery bezpieczeństwa o wysokiej rozdzielczości. Jednak mikroukłady zdolne do pracy z częstotliwością powyżej 100 GHz, niezbędną w przypadku powyższych produktów, muszą być wyposażone w tranzystory pracujące z trzykrotnie większą prędkością. Wyzwanie to podjęto w ramach trzyletniego projektu DotFive, którego celem było opracowanie "heterozłączowych tranzystorów bipolarnych" ('Hetero-junction bipolar transistors' - HBTs) o częstotliwości pracy rzędu 500 GHz (lub 0,5 THz). Uczestnicy projektu pragnęli osiągnąć dwukrotnie większą częstotliwość niż częstotliwość pracy układów dostępnych na rynku w chwili rozpoczęcia projektu. 'Udało nam się osiągnąć powyższe wartości!' mówi Gilles Thomas, koordynator projektu i pracownik firmy STMicroelectronics, Francja. W projekcie uczestniczyły cztery podmioty technologiczne: dwa przedsiębiorsta (Infineon oraz STMicroelectronics) oraz dwa instytuty badawcze. Więcej informacji na temat uczestników projektu DotFive dostępnych jest pod adresem informacje na temat projektu DotFive w bazie danych CORDIS . Wszystkim uczestnikom projektu udało się poczynić znaczące postępy; w dwóch instytutach badawczych opracowano tranzystory pracujące z docelową częstotliwością, przy czym najlepsze jak dotychczas wyniki osiągnięto w niemieckim IHP Microelectronics GmbH. Uczestnicy projektu DotFive zastosowali różnorakie podejścia do napotkanych wyzwań: w ramach jednego z pakietów roboczych projektu próbowano bazować na istniejących architekturach, podczas gdy w ramach innego wypróbowywano architektury "przełomowe". Jak tłumaczy Gilles Thomas: 'Architektura, która najlepiej się sprawdziła, to ta, która eliminuje większość "niepożądanych zjawisk" dotyczących tranzystorów (reaktancja pojemnościowa, opór czynny oraz rezystancja wejściowa) oraz charakteryzuje się najlepszym dopasowaniem pomiędzy bazą, emiterem i kolektorem'. Kooperacja W związku z powyższym jednym z kluczowych osiągnięć projektu było sprawienie, by wszyscy jego uczestnicy bazowali na wspólnej metodologii, technice charakteryzacji elektrycznej oraz technikach modelowania, tak, aby możliwe było porównywanie wyników uzyskiwanych przez poszczególne zespoły. 'W celu osiągnięcia planowanych prędkości pracy musieliśmy zrozumieć czynniki, z którymi nigdy wcześniej nie mieliśmy do czynienia, a także fizyczne podstawy ich oddziaływań, mówi Thomas. 'Bez odpowiedniej współpracy byłoby to niemożliwe'. Gilles Thomas dodaje, że 'Technologie opracowywane przez uczestników projektu DotFive, mają charakter przedkonkurencyjny. W związku z tym zespoły uczestniczące w projekcie współdzieliły platformy projektowania wspomaganego komputerowo ('computer aided design' - CAD), techniki przeprowadzania pomiarów, dane dotyczące modeli, a także niektóre elementy przetwarzania danych. Podobna sytuacja miała miejsce podczas opracowywania standardu telefonii przenośnej GSM, kiedy to firmy będące konkurentami w zakresie oferowanych produktów podjęły współpracę mającą na celu opracowanie i uzgodnienie podstawowych technologii i standardów. Według Thomasa Europa jest wiodącym dostawcą tego typu technologii. 'To my opracowaliśmy plan działania w zakresie technologii radiowej ('radio frequency' - RF), dlatego powinniśmy współpracować na rzecz pozostania liderem w tej dziedzinie'. Jest to jeden z powodów, dla których UE wsparła całkowity budżet projektu, wynoszący 14,74 milionów euro, kwotą 9,7 milionów euro. 'Jeśli pragniemy tworzyć produkty, które przyczynią się do rozwoju rynku w perspektywie najbliższych pięciu lat, to już teraz powinniśmy zasiąść do wspólnych rozmów', sugeruje Thomas. Wyniki projektu a zastosowania komercyjne 'Jeśli chodzi o komercjalizację', dodaje Thomas, 'to chcieliśmy zrealizować trzy cykle zdobywania wiedzy w ramach trzyletniego okresu trwania projektu - w sposób inkrementalny ulepszając projekt, proces oraz narzędzia'. Wyniki uzyskane podczas pierwszego, trwającego rok, cyklu wykorzystano w opracowywanych obecnie układach, zwiększając częstotliwość ich pracy z 77 GHz do 120 GHz. 'Obecnie jesteśmy na etapie zatwierdzania wyników trzeciego cyklu', mówi Thomas, a prototypowe radary pracują z częstotliwością 140 GHz. 'Dzięki pracom prowadzonym w ramach powyższego projektu powstaje nowa generacja radarów samochodowych', mówi Thomas. Uczestnicy projektu oczekują, że oprócz przyznanego przez międzynarodowe standardy pasma 77 GHz, pasmo 120 GHz zostanie udostępnione radarom o dalszym zasięgu. 'Chcielibyśmy ponadto opracować systemy obrazowania, bazujące na falach milimetrowych', dodaje Thomas. Oznacza to osiągnięcie częstotliwości rzędu 100 GHz, zlokalizowanej pomiędzy mikrofalami, a promieniowaniem podczerwonym. Takie systemy obrazowania mogłyby pomóc zwiększyć bezpieczeństwo publiczne poprzez ulepszenie skanerów bezpieczeństwa. 'Obecnie istnieją już systemy tego rodzaju, jednak są kosztowne, nieporęczne oraz zużywają duże ilości energii elektrycznej', tłumaczy Thomas. Wady te są następstwem stosowania komponentów dyskretnych, zamiast mikroukładów. Niekorzystanie ze zintegrowanych komponentów uniemożliwia ponadto tworzenie większych matryc, a co za tym idzie powoduje ograniczoną rozdzielczość. 'W przypadku skanerów jeżeli uda nam się osiągnąć miniaturyzację oraz integrację nowoopracowanych, szybkich podzespołów na podłożu krzemowym', mówi Thomas, 'to wykonamy krok podobny do zastąpienia komputerów z lat 50-tych, które zajmowały całe, klimatyzowane pomieszczenia, komputerami klasy PC'. Obecnie poszczególni uczestnicy projektu obrali różne drogi w zakresie komercjalizacji produktów. Po opracowaniu podstawowych technologii prace przeniesiono z kontekstu badań naukowych na grunt tworzenia produktów komercyjnych. 'Rozpoczęliśmy nowy projekt w zakresie mikroelektroniki, finansowany przez klaster Catrene programu Eureka , którego celem jest opracowanie przemysłowej technologii BiCMOS, opartej na cyfrowych HBT pracujących z częstotliwością 500 GHz oraz na technologii CMOS', mówi Thomas. Urządzenia te umożliwiłyby zintegrowanie komponentów RF oraz cyfrowego przetwarzania sygnałów w ramach pojedynczego mikroukładu. Rewolucyjne mikroukłady tego typu mogłyby wnieść wkład na rzecz europejskich sukcesów rynkowych, a także, za pośrednictwem nowatorskich zastosowań, mieć wpływ na nasze życie codzienne. Projekt DotFive uzyskał wsparcie finansowe ze strony EU w ramach Siódmy Program Ramowy - 7PR , podprogram i linia budżetowa ICT "Komponenty nanoelektroniczne oraz integracja elektroniczna nowej generacji" ('Next-generation nanoelectronics components and electronics integration'). Użyteczne odnośniki: - "Opracowywanie heterozłączowej, krzemowo-germanowej technologii bipolarnej o częstotliwościach pracy rzędu 0,5 teraherców" - 'Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology' - informacje na temat projektu DotFive w bazie danych CORDIS - badania w zakresie nanoelektroniki w bazie danych CORDIS - Siódmy Program Ramowy - program Eureka - 'Klaster na rzecz europejskich badań nad zastosowaniami i technologią nanolektronicznyą" - Catrene Odnośne publikacje: - wideo DotFive - "Internet samochodowy - od wizji po rzeczywistość" - 'The automotive internet, from vision to reality' - "Na drodze do zintegrowanych systemów bezpieczeństwa samochodowego" - 'Road to integrated vehicle safety systems' - "Wspieranie przyszłości samochodowych systemów ICT" - 'Driving the future of in-vehicle ICT' - "Nowe systemy komputerowe ostrzegają kierowców o zagrożeniach" - 'New computer system alerts drivers to danger'