地熱是一種非常重要的可再生能源,從我們腳底往下4-6千米,溫度會升高到數百攝氏度,這已經足夠產生大量地熱能源了。然而,鉆探和建筑設備所使用的電子產品卻無法承受這些高的溫度。不過一種新開發的微型芯片或許可以改變這種情況。
這種新的芯片由弗勞恩霍夫研究所微電子電路與系統(IMS)開發,它可以300度高溫的情況下不損失性能。
開采地熱不是我們想像的那么簡單,因為地熱不是均勻分布的,我們需要找到最佳的位置,這就需要用到傳感器和處理芯片。而傳統的半導體芯片能在最高200攝氏度左右保持計算性能,之后便開始出現性能下降,到了250度時就完全廢掉了。
過去為應對這個問題,使出的招數是當溫度升高時開啟冷卻系統,不過弗勞恩霍夫研究所設計的芯片不需要冷卻系統。他們的芯片采用0.35µm工藝(350nm),這比近年來消費級芯片工藝大10倍還多。不過現在的Intel芯片只能承受100攝氏度。其它一些能承受高溫的芯片設計采用的制造工藝高達1µm(1000nm),所以350nm并不算差。
工程師使用絕緣硅片(SOI)CMOS(互補金屬氧化物半導體)的設計來讓電路承受高溫。SOI可以對抗高溫帶來的漏電效應。每個晶體管與周圍的晶體管都有絕緣層,這樣電流就不會流出預定的軌道。另外IMS為了減少高溫的長期破壞,還在芯片上使用了鎢而不是鋁。 雖說這款芯片是為開采地熱設計的,但這種特性也讓它在別的地方能發揮作用,比如安放在飛機引擎附近從而獲得更精確的數據,還有智能家居產品中那些需要承受高溫的廚具等等。