Tieto čipy by prežili aj apokalypsu. Vedci vytvorili nezničiteľné čipy, ktoré používajú v najextrémnejšom zariadení na Zemi!
Vedci z Columbie vytvorili špeciálne čipy, ktoré prežijú extrémne podmienky vo vnútri CERN-u a pomáhajú odhaľovať tajomstvá vesmíru.
Predstav si miesto, kde bežná elektronika doslova vyhorí za pár sekúnd. Vitaj v podzemnom komplexe CERN-u, kde sa atómy zrážajú rýchlosťami blízkymi svetlu. Na takomto mieste sa nehrá, každý komponent, každý čip musí prežiť extrémnu dávku žiarenia a tepla, ktoré by zlikvidovalo akýkoľvek bežný počítač či smartfón. A práve do tohto prostredia vstupuje tím inžinierov z Columbia University so svojimi špeciálne navrhnutými čipmi, ktoré nielenže prežijú, ale aj pomáhajú odhaľovať tajomstvá vesmíru.
Keď bežné čipy padajú ako muchy
CERN, konkrétne obrovský urýchľovač častíc LHC (Large Hadron Collider), generuje neskutočné množstvo dát a ešte väčšie množstvo žiarenia. Táto kombinácia je pre bežnú elektroniku smrteľná. Ak si niekedy riešil problém s prehrievaním grafickej karty pri hrách, či procesoru pri náročnej práci, predstav si, že by si ten čip hodil rovno do mikrovlnky. Tak to zhruba vyzerá v tuneloch CERN-u.
A preto klasické, komerčne vyrábané súčiastky jednoducho nestačia. Pri testoch ich vedci z Columbie doslova „upiekli“. Takže si povedali, že ak sa má niečo poriadne spraviť, musíš si to spraviť sám. Tak sa zrodil nápad na vlastné, extrémne odolné čipy.
Čipy, ktoré zvládnu desaťročia v žiarení
Vedci z Columbie teda vytvorili vlastné analógovo-digitálne prevodníky (ADC, teda analog-to-digital converters), ktoré dokážu zachytiť aj tie najjemnejšie elektrické signály vznikajúce pri zrážkach častíc a premeniť ich na digitálne dáta. Detektor ATLAS pritom využíva špeciálnu nádobu naplnenú ultra-chladným tekutým argónom, ktorý slúži ako médium na zachytenie elektrických stôp častíc. Práve tieto signály ADC čipy digitalizujú s vysokou presnosťou, pričom musia odolať žiareniu, ktoré by bežné komponenty okamžite vyradilo z prevádzky. Súčasťou návrhu boli aj pokročilé algoritmy na detekciu a opravu chýb v reálnom čase, čo čipom umožňuje spoľahlivo pracovať v náročných podmienkach viac než desaťročie.
Zaujímavosťou je, že namiesto úplne nových výrobných procesov použili existujúce technológie, ktoré boli už otestované na odolnosť proti žiareniu. Inovácia však prišla v detailoch, v presnom rozložení obvodov, vo voľbe súčiastok, vo vstavanej korekcii chýb. Skrátka niečo, čo bežné firmy ignorujú, lebo je to drahé a trh malý, akademici dotiahli do dokonalosti.
Neprehliadni
Dva čipy, ktoré menia pravidlá hry
V súčasnosti už jeden z týchto čipov, takzvaný trigger ADC, beží priamo v CERN-e. Jeho úloha je extrémne dôležitá, z viac než miliardy kolízií za sekundu vybrať len tie, ktoré sú najzaujímavejšie pre fyzikov. Inak povedané, slúži ako inteligentný filter, ktorý rozhodne, čo stojí za uloženie a analýzu.
Druhý čip, data acquisition ADC, je pripravený na nasadenie pri najbližšej modernizácii. Tento čip pôjde ešte hlbšie, bude veľmi presne digitalizovať signály z detektorov a umožní fyzikom skúmať aj také javy, ako je Higgsov bozón, ktorého objav v roku 2012 spôsobil celosvetové šialenstvo.
Za celým projektom stojí okrem Columbie aj Univerzita Texasu, a to v úzkej spolupráci s tímami fyzikov pracujúcimi na detektore ATLAS. Podporu zabezpečujú americké inštitúcie ako National Science Foundation či Department of Energy.
Takže nabudúce, keď budeš nadávať na to, že ti zamrzol mobil, spomeň si, že existujú čipy, ktoré bez zaváhania zvládajú aj „pekelné“ podmienky. A to len preto, že niekto bol ochotný ísť cestou, ktorú si bežný priemysel netrúfol.
