先進電子技術開發(fā)的超精密測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)及奧地利科學院太空研究院今日展示其在外太空對地球磁層進行的高精度測量結果。

2015年3月，美國國家航空航天局(NASA)啟動了一項日地探測任務——磁層多尺度任務。作為該項目的一部分， NASA將四顆同等配備的衛(wèi)星送至地球軌道，對地球磁層進行前所未有的高精度三維測量。此次任務的主要目標是通過對地球磁場各個細微變化的精確測量探索磁層的動力學。奧地利科學院太空研究院(位于奧地利格拉茨市)率先承擔了研究工作，著重對磁重聯進行研究。磁重聯是地球磁能轉化為動能、熱能以及粒子加速度的物理過程，它是極光的成因之一，也是地球磁瞬時擾動的因素之一。

和其他的衛(wèi)星測量儀器和設備一樣，太空研究院的磁強計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量。

為了配合太空研究院的工作，Fraunhofer集成電路研究所定制了一個專用集成電路(ASIC)，使衛(wèi)星的數字磁通門磁強計(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量值。數字磁通門磁強計傳感器由位于美國洛杉磯的加利福尼亞大學提供。在靈敏度高達10 picoTesla(該靈敏度遠超傳統(tǒng)的電子羅盤)的情況下，該設備可以檢測到磁通量的任何細微變化。

這個ASIC采用ams特有的0.35µm CMOS(C35)生產制程，該工藝可設計復雜的模擬/混合信號集成電路。C35技術基于獨特制程架構，抗輻射性能尤為適合應用于太空以及航空航天領域。Fraunhofer及奧地利科學院太空研究院還受益于ams IC設計的整體解決方案，包括完整的制程開發(fā)套件和IP產品庫、先進的制程技術、卓越的產品認證服務以及供應鏈管理能力。這些都幫助ams的晶圓代工客戶大幅降低開發(fā)風險，縮短開發(fā)周期。

Fraunhofer IIS ASIC開發(fā)項目經理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家得以研發(fā)出復雜的模擬/混合信號集成電路，且該產品在性能、能耗、晶圓區(qū)以及可靠性等方面遠超我們的預期。”

太空研究院副院長Werner Magnes也表示：“在太空中穩(wěn)定運行兩個月之后，我們確信基于該芯片開發(fā)的磁強計遠遠超過了我們對精確度和穩(wěn)定性的要求。”

ams晶圓代工事業(yè)部總經理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構以及工業(yè)項目開發(fā)了大量復雜的集成電路。我們很高興由ams生產的集成電路能夠在太空穩(wěn)健運作，幫助我們更好地了解地球的物理系統(tǒng)。”