Казалось бы, в микроэлектронных устройствах нет места механике, подвижным деталям, но в конце прошлого столетия началась разработка так называемых микроэлектронно-механических устройств (МЭМС), которые внесли заметный вклад в технический облик нашей цивили-зации. МЭМС – это миниатюрные устройства (обычно не превышающие по площади 1 кв. мм), которые заключают в себе электронный компонент (в частности, собственный процессор) и некую подвижную деталь, изменения пространственного положения которой считываются или управляются электроникой.
МЭМС давно уже вошли в нашу повседневную жизнь, хоть не все из нас, возможно, об этом догадываются. Мы привыкли, что смартфон «понимает» перемещения в пространстве, например, меняя ориентацию экрана или работая, как шагомер. Все это возможно благодаря встроенным МЭЛС-гироскопам. На основе МЭЛС созданы разнообразные сенсоры, резонаторы реле, позволяющие расширить функциональность компактных устройств, вроде тех же смартфонов – ведь трудно себе представить настоящий механический гироскоп, встроенный в современный карманный гаджет!
Пару лет назад в глобальном исследовательском центре компании GE было объявлено о промежуточных результатах работы группы ученых и конструкторов, которым была поставлена задача создать новое поколение реле – прежде всего для нужд современной связи. В прошлом электромеханические реле активно использовались, например, в телефонии, а в первом в мире компьютере, построенном на бинарной логике (конструкция Конрада Цузе) в качестве носителей нулей и единиц применялись как раз телефонные реле. С тех пор связь пережила множество этапов технологического усовершенствования, и на сегодняшний день главная задача – это создание сверхскоростного мобильного интернета, который, возможно, просто «отменит» все другие виды связи.
Команда инженеров GE создала оригинальную технологию производства микроэлектромеханических реле, причем в качестве основы устройства выступал не привычный кремний или полимеры, а металл.
Эти переключатели, толщиной не больше человеческого волоса, способны управлять потоком электроэнергии мощностью в несколько киловатт. На чисто электронных схемах при сопоставимых размерах устройства такого добиться невозможно.
МЭМС-реле делали и раньше, например, вытравливая движущиеся элементы переключателя из кремниевой подложки. Однако их размеры, надежность и производительность оставляли желать лучшего. Ученые GE, обладая огромным опытом в области материаловедения, конструирования и программного обеспечения, сумели снять все главные ограничения, стоявшие на пути миниатюризации электронных реле.
МЭМС, созданные по технологии GE, могут интегрироваться в целые массивы из сотен устройств, при том что по размерам массив будет уступать даже мелким монетам. Важное преимущество этой технологии заключается также в том, что МЭМС на металлической основе способны выдерживать миллиарды рабочих циклов в экстремальных условиях, например, при перегреве, сохраняя при этом минимальное сопротивление контакта.
Нынешний стандарт интернета четвертого поколения называется LTE, что является английской аббревиатурой от словосочетания «долговременная эволюция». Уже само название дает понять, что стандарт будет постоянно совершенствоваться, в частности, увеличиваться пропускная способность сети с ныне достижимых сотен гигабит до 3 гигабит в секунду. Увеличение пропускной способности осуществляется при помощи хитроумных программных алгоритмов, которые предусматривают постоянное «перепрыгивание» с частоты на частоту при сохранении целостности сигнала. Специалисты убеждены, что массивы из МЭЛС-реле на металлической основе станут тем «железом», которые смогут с филигранной точностью выполнить команды программного обеспечения.
МЭМС, созданные в лаборатории GE, найдут себе, разумеется, и другие применения помимо оборудования связи. В революционной разработке компании просматривается столь мощный потенциал, что множество маленьких революций можно ожидать практически в любой технической области.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
