Команда исследователей из Токийского института науки представила на Международной конференции по твердотельным схемам IEEE (ISSCC) в Сан-Франциско, Калифорния, в феврале прошлого года защищенный беспроводной приемник, способный выдерживать длительное воздействие радиации. По данным IEEE Spectrum, этот чип был разработан в первую очередь для обеспечения работы роботов в загрязненных зонах при выводе из эксплуатации ядерных реакторов. Обычные полупроводники на основе кремния, используемые для беспроводной связи, подвержены влиянию ядерного излучения, что ограничивает роботов необходимостью использования физического кабеля для их управления. Это стало очевидно во время работ по ликвидации последствий аварии на АЭС «Фукусима-дайити», пострадавшей от расплавления активной зоны после того, как землетрясение и цунами 2011 года вывели из строя резервные источники энергии, необходимые для ее охлаждения. Роботам, которым поручили очистку загрязненных территорий, требовались LAN-кабели для связи с операторами, что приводило к запутыванию проводов и усложняло и без того непростую операцию. Теперь нельзя просто взять потребительский Wi-Fi чип, поместить его в свинцовый кожух и считать проблему решенной. В конце концов, хотя экранирование остановит радиоактивное излучение от попадания на чип, оно также заблокирует и радиочастотные сигналы. И хотя может показаться, что антенна, подключенная кабелем, решит проблему, это все равно невозможно, поскольку сама антенна будет подвержена воздействию радиации. Именно поэтому исследователи решили создать защищенный Wi-Fi чип-приемник, способный выдерживать радиацию, обнаруживаемую в ядерных активных зонах. Чтобы понять, насколько надежным должен быть чип, следует учесть, что робот, работающий в условиях ядерного реактора, подвергается дозе облучения в 500 000 грей (Гр, единица измерения дозы радиации) в течение шести месяцев — для сравнения, электроника, устанавливаемая в космических аппаратах, должна выдерживать всего 100–300 Гр за три года. Исследователи добились этого, уменьшив количество транзисторов внутри чипа, поскольку оксидный слой внутри этих полупроводников чувствителен к гамма-лучам. Вместо них они заменили элементы, не имеющие оксидного слоя, например, индукторами. Что касается критически важных транзисторов, которые невозможно заменить другими технологиями, команда сделала их затворы длиннее и шире, чтобы уменьшить деградацию, вызванную излучением, а также использовала транзисторы на основе N-канального металл-оксидного полупроводника (NMOS), которые менее подвержены радиационному повреждению. Согласно их испытаниям, воздействие на защищенный чип общей дозы в 800 кГр привело лишь к снижению усиления на стороне приемника на 1,5 дБ. Это означает, что он потенциально может работать в течение длительного времени во враждебных радиационных средах без существенной потери производительности. Команда также работает над созданием Wi-Fi передатчика, способного работать с огромными дозами радиации, что значительно сложнее из-за высоких уровней электрического тока, необходимых для излучения сигнала.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Jowi Morales
