先進(jìn)電子技術(shù)開(kāi)發(fā)的超精密測(cè)量捕捉地球磁層令人驚嘆的地磁變化

21ic訊 ams(艾邁斯)晶圓代工事業(yè)部攜手Fraunhofer集成電路研究所(IIS)及奧地利科學(xué)院太空研究院今日展示其在外太空對(duì)地球磁層進(jìn)行的高精度測(cè)量結(jié)果。

2015年3月，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)啟動(dòng)了一項(xiàng)日地探測(cè)任務(wù)——磁層多尺度任務(wù)。作為該項(xiàng)目的一部分， NASA將四顆同等配備的衛(wèi)星送至地球軌道，對(duì)地球磁層進(jìn)行前所未有的高精度三維測(cè)量。此次任務(wù)的主要目標(biāo)是通過(guò)對(duì)地球磁場(chǎng)各個(gè)細(xì)微變化的精確測(cè)量探索磁層的動(dòng)力學(xué)。奧地利科學(xué)院太空研究院(位于奧地利格拉茨市)率先承擔(dān)了研究工作，著重對(duì)磁重聯(lián)進(jìn)行研究。磁重聯(lián)是地球磁能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、熱能以及粒子加速度的物理過(guò)程，它是極光的成因之一，也是地球磁瞬時(shí)擾動(dòng)的因素之一。

和其他的衛(wèi)星測(cè)量?jī)x器和設(shè)備一樣，太空研究院的磁強(qiáng)計(jì)也必須盡可能小巧輕便，并且消耗較少的能量。此外，它還必須在低溫及輻射等極端惡劣條件下提供高精度測(cè)量。

為了配合太空研究院的工作，F(xiàn)raunhofer集成電路研究所定制了一個(gè)專用集成電路(ASIC)，使衛(wèi)星的數(shù)字磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)(flux-gate magnetometer-DFG)可以在低電流消耗的情況下獲取精確的磁層三維測(cè)量值。數(shù)字磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)傳感器由位于美國(guó)洛杉磯的加利福尼亞大學(xué)提供。在靈敏度高達(dá)10 picoTesla(該靈敏度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的電子羅盤(pán))的情況下，該設(shè)備可以檢測(cè)到磁通量的任何細(xì)微變化。

這個(gè)ASIC采用ams特有的0.35µm CMOS(C35)生產(chǎn)制程，該工藝可設(shè)計(jì)復(fù)雜的模擬/混合信號(hào)集成電路。C35技術(shù)基于獨(dú)特制程架構(gòu)，抗輻射性能尤為適合應(yīng)用于太空以及航空航天領(lǐng)域。Fraunhofer及奧地利科學(xué)院太空研究院還受益于ams IC設(shè)計(jì)的整體解決方案，包括完整的制程開(kāi)發(fā)套件和IP產(chǎn)品庫(kù)、先進(jìn)的制程技術(shù)、卓越的產(chǎn)品認(rèn)證服務(wù)以及供應(yīng)鏈管理能力。這些都幫助ams的晶圓代工客戶大幅降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期。

Fraunhofer IIS ASIC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理Johann Hauer表示：“ams特有的0.35µm CMOS制程工藝使我們的研究人員和科學(xué)家得以研發(fā)出復(fù)雜的模擬/混合信號(hào)集成電路，且該產(chǎn)品在性能、能耗、晶圓區(qū)以及可靠性等方面遠(yuǎn)超我們的預(yù)期。”

太空研究院副院長(zhǎng)Werner Magnes也表示：“在太空中穩(wěn)定運(yùn)行兩個(gè)月之后，我們確信基于該芯片開(kāi)發(fā)的磁強(qiáng)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我們對(duì)精確度和穩(wěn)定性的要求。”

ams晶圓代工事業(yè)部總經(jīng)理Markus Wuchse表示：“在近25年的合作中，ams與Fraunhofer IIS成功地為各類研究機(jī)構(gòu)以及工業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了大量復(fù)雜的集成電路。我們很高興由ams生產(chǎn)的集成電路能夠在太空穩(wěn)健運(yùn)作，幫助我們更好地了解地球的物理系統(tǒng)。”