美設(shè)計(jì)出可在溫度高于350度時(shí)工作的集成電路

美國(guó)阿肯色大學(xué)研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)出可在溫度高于350°C (大約660°F)時(shí)工作的集成電路。

該研究由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金（NSF）提供資助，研究成果可以提高用于電力電子設(shè)備、汽車(chē)和航空航天設(shè)備領(lǐng)域的處理器、驅(qū)動(dòng)器、控制器和其他模擬與數(shù)字電路的功能，因?yàn)樗�有這些應(yīng)用場(chǎng)合的電子設(shè)備都必須在高溫甚至經(jīng)常在極限溫度下運(yùn)行。

阿肯色大學(xué)電子工程學(xué)院特聘教授Alan Mantooth說(shuō)，“堅(jiān)固性允許這些電路被放置在標(biāo)準(zhǔn)硅基電路部件無(wú)法工作的地方。我們?cè)O(shè)計(jì)了性能優(yōu)越的信號(hào)處理電路模塊、控制器和驅(qū)動(dòng)器電路。”

美國(guó)生產(chǎn)的1/3電力到達(dá)最終用戶之前，都須通過(guò)某種功率電子轉(zhuǎn)換器傳輸或電機(jī)驅(qū)動(dòng)。阿肯色大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的電路可以在惡劣環(huán)境條件下緊密集成控制這些應(yīng)用要求并提高用電效率，同時(shí)降低這些系統(tǒng)的總尺寸和復(fù)雜性。研究人員采用的碳化硅（SiC）可以承受很高電壓，是一種良好的熱導(dǎo)體，所以可以在高溫下工作，而不需要冷卻設(shè)備來(lái)散熱。

由Mantooth教授和計(jì)算機(jī)工程系教授Jia Di領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)將SiC與寬溫度設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了高性能。在電力電子技術(shù)和集成電路中，該研究被認(rèn)為代表了許多基本模擬、數(shù)字和混合信號(hào)模塊的第一次實(shí)現(xiàn)，如使用互補(bǔ)式SiC技術(shù)的鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)是產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)其相位與輸入信號(hào)相位相關(guān)的控制系統(tǒng)。這種功能在電路應(yīng)用如信號(hào)同步、頻率合成以及調(diào)制解調(diào)中是至關(guān)重要的。

此研究是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)“建立創(chuàng)新能力項(xiàng)目”的一部分，其目的是使大學(xué)與產(chǎn)業(yè)研究成為合作伙伴建立知識(shí)合作創(chuàng)新流程——從觀念到實(shí)際研究結(jié)果、原型和產(chǎn)品。這一創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是阿肯色大學(xué)和兩個(gè)費(fèi)耶特維爾技術(shù)公司——?dú)W扎克集成電路公司（為極端環(huán)境條件下的遠(yuǎn)程傳感和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)集成電路）和阿肯色電力電子國(guó)際有限公司（APEI）（專門(mén)開(kāi)發(fā)高性能電子設(shè)備，應(yīng)用包括國(guó)防、航空航天和混合/電動(dòng)汽車(chē)）。雷聲公司也是一個(gè)重要的合作伙伴。歐扎克集成電路公司正在使電路技術(shù)商業(yè)化。APEI公司重點(diǎn)在電力應(yīng)用中使用SiC電路。

研究經(jīng)費(fèi)授予給阿肯色電路設(shè)計(jì)中心（包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)由Mantooth 負(fù)責(zé)，另一個(gè)由Jia Di負(fù)責(zé)）。它支持阿肯色大學(xué)國(guó)家可靠電力傳輸中心的任務(wù)，該中心作為聯(lián)邦政府智能電網(wǎng)和可再生能源技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)的一部分而得到資助。該中心是研究電力系統(tǒng)的幾個(gè)大學(xué)研究中心之一，旨在促進(jìn)美國(guó)電網(wǎng)更可靠和更有效。由于阿肯色大學(xué)先進(jìn)的電力電子技術(shù)研究?jī)?yōu)勢(shì)和碳化硅的長(zhǎng)期研究，美國(guó)能源部自2005年開(kāi)始資助該中心。Mantooth是中心執(zhí)行主任。