דארפה רוצה להמציא מחדש את הטרנזיסטור המסורתי

28 מרץ, 2017

יוצאת לדרך תוכנית DREaM של הסוכנות למחקרי ביטחון מתקדמים. מטרתה: לפתח טרנזיסטורים מסוג חדש לגמרי, שיאפשרו להפעיל מערכות תקשורת צבאיות בגלים מילימטריים בהספק נמוך וביעילות גבוהה

Share via Whatsapp

הסוכנות למחקרי ביטחון מתקדמים (DARPA) שבמשרד ההגנה האמריקאי מעוניינת לפתח טרנזיסטור מסוג חדש שעדיין לא מוכר לתעשייה. הסוכנות עדיין לא יודעת כיצד הוא ייראה, אולם היא יוזמת תוכנית שנועדה לקבץ חוקרים ומעבדות פיתוח, כדי שיעלו רעיונות למבנים מיקרואלקטרוניים חדשים ולשימוש בחומרים לא מוכרים בתעשיית הייצור האלקטרוני – שיאפשרו לייצר את טרנזיסטור החלומות.

הספקטרום האלקטרומגנטי רווי לעייפה

מכאן גם נגזר שמה של התוכנית החדשה – DREaM – ראשי תיבות של Dynamic Range-enhanced Electronics and Materials. התוכנית מתקיימת במדור Microsystems Technology של דארפה. מנהל התכנית, דן גרין, מסר עם השקת התוכנית שמאז המצאת הטרנזיסטור לפני כ-50 שנה, לא חלו שינויים מהותיים במבנים המרכזיים שלו. "הדבר הזה מגביל את יכולתנו בעולם ה-RF. לכן המטרה המרכזית של תוכנית DREaM היא לפתח גישה חדשה אל אתגר הטרנזיסטור, כדי שנוכל לבנות מערכות תקשורת צבאיות בגלים מילימטריים (mmW) שיהיו יעילות יותר מהמערכות הנמצאות כיום בשימוש הצבא".

להערכת דארפה, מערכות התקשורת הצבאיות נמצאות בבעיה: הספקטרום האלקטרומגנטי רווי באותות אלחוטיים. בשנים האחרונות מתרבים מכשירים הפועלים בתדרים גבוהים מאוד ולטווחים גדולים מאוד. בהם מכשירי סמארטפון, רחפנים, אבזרים מקושרים והתפתחות העולם של האינטרנט של הדברים (IoT), חיישנים אלחוטיים, מערכות מכ"ם אזרחיות בכלי-רכב, מכשירים לשיבוש אותות RF ועוד. "סביבת ה-RF החדשה נעשית רווייה ומאתגרת. כדי להתמודד איתה צריך לפתח טרנזיסטורים חדשים שיספקו מאפיינים יעילים יותר מאלה הקיימים כיום".

בעקבות פרוייקטי GaAs ו-GaN

לדארפה יש ניסיון בתחום הזה: בעבר היא יזמה תוכניות שהביאו לפיתוח טרנזיסטורי גאליום ארסנייד (GaAs) וגאליום ניטריד (GaN), שאיפשרו להגדיל את תדרי התקשורת ולספק הגברה טובה יותר מטרנזיסטורים מבוססי סיליקון. כעת היא שואפת לבצע מהלך מקיף יותר: לפתח טרנזיסטורים בעלי תצורה חדשה – ומחומרים חדשים. גרין: "החוקרים שישתתפו בתוכנית DREaM יתמודדו עם המגבלות המרכזיות המשמשות כיום לשיקלול התכונות של טרנזיסטורים: עוצמת האות המגדירה את הטווח של מערכות אלחוטיות, יעילות ההספק המגדירה את גודל ומשקל המערכות האלחוטיות, רוחב הפס ותדרי העבודה של הטרנזיסטורים והלינאריות של ההגברה, המגדירים את היכולת לטפל באותות חלשים מאוד".

דרושה גיאומטריה חדשה

"המטרה שלנו היא לשנות את האיזון בין הפרמטרים האלה, כדי לאפשר למהנדסים לפתח מערכות RF חסכוניות מאוד באנרגיה, הפועלות בטווח תדרים רחב מאוד ושומרות על לינאריות גבוהה. אנחנו רוצים לפתח את הטרנזיסטורים שיידעו לטפל באותות ה-RF העתידיים". לצורך זה, הסוכנות מתחילה בארגון מפגשים עם חוקרים מהתעשייה ומהאקדמיה בשבועות הקרובים, כדי לקבל מהם הצעות שיביאו להגדרת התוכנית והתקציבים שלה.

למעשה, היא מבקשת הצעות בשני נושאים שונים: חומרים חדשים כמו למשל תחמוצות מורכבות, תצורות חדשות של גבישי GaN ועוד. הנושא השני יתמקד בתצורת הטרנזיסטור: החוקרים יתבקשו להציע מבנים חדשים כמו למשל טרנסיטורים סיביים, שימוש בננו-צינורות פחמן (carbon nanotubes), מבנים חדשים שעדיין לא נוסו ועוד. הפגישה הראשונה תתקיים מחר. מעניין מה יהיה בה.

פורסם בקטגוריות: חדשות , סמיקונדקטורס , תעופה וביטחון , תקשורת אלחוטית