Изобретение Джеком Килби интегральной схемы и десятилетия последующих инноваций сделали электронику более доступной для нас. Это стало возможно в результате применения полупроводников.
«Разрабатывая интегральную схему мы не понимали того, что она снизит стоимость электронных функций в миллион раз»- признался Джек Килби.
Когда Джек Килби изобрел первую интегральную схему (ИС) в Texas Instruments в 1958 году, он не знал, что когда-нибудь она позволит улучшить безопасность автомобилей, позволит создать умные счетчики воды, ультразвуковые аппараты, которые поместятся в нашем кармане.
Джек Килби не мог предсказать прогресс в полупроводниковых технологиях, которые произошли в течение следующих нескольких десятилетий. В итоге снизилась стоимость электроники, уменьшился ее размер и повысилась надежность.
TI (Texas Instruments)- американская компания, производитель полупроводниковых приборов, микросхем, электроники и изделий на их основе расположена в Далласе, штат Техас, США – создает мир лучше, делая электронику доступной с помощью полупроводников. Технический прогресс и десятилетия последующих инноваций – это факторы, которые привели компанию к успеху.
Отмечая 62-ю годовщину Джека и его чипа, изменивших мир, сосредоточимся на трех наших последних инновациях, которые улучшили медицинскую диагностику, автомобильную безопасность и обнаружение утечек воды.
Портативный ультразвуковой аппарат
Благодаря команде TI India R&D уменьшились размеры и количество микросхем в ультразвуковой системе и поэтому стали доступными портативные ультразвуковые аппараты в здравоохранении.
20 лет команда в Центре исследований и разработок (R&D) в Бангалоре, Индия, улучшала качество и снижала стоимость ультразвуковой визуализации, создавая постепенно меньшие устройства.
Ультразвуковые сканеры применяются в больницах и клиниках. Благодаря усовершенствованным компонентам уменьшилась мощность и их размер при одновременном улучшении качества сигнала. Ультразвуковые устройства превратились в ручные интеллектуальные зонды на батарейках. Вместо 128 отдельных компонентов для создания 32-канального передающего-принимающего интерфейса, теперь нужны две интегральные схемы, которые помещаются непосредственно в зонд, устраняя провода, необходимые для подачи питания и выполнения вычислений.
Портативные, интеллектуальные зонды можно брать в отдаленные районы и носить с собой в полевых условиях или применять в машинах скорой помощи. Они обеспечивают резкие изображения внутренних органов в реальном времени, которые могут быть просмотрены на смартфоне, оперативно выявляя детали, критически важные для немедленного лечения.
Миллиметровое зондирование для безопасности автомобилей
Когда TI создала прорывную технологию mmWave radar для зондирования, наши автомобильные заводы смогли интегрировать ее в менее дорогие автомобили, которые стали широко доступны и более безопасны. Радиолокационные системы существуют почти столетие, но они дороги в эксплуатации и в основном использовались в военных целях. Наша компания создала радиолокационную технологию, которая объединила надежную радиолокационную систему в единый полностью интегрированный микрочип широко распространенный в промышленности и автомобильном производстве. Технология миллиметровых волн Ti (mmWave), одна из первых прорывных инноваций, разработанных в нашем научно-исследовательском центре Kilby Labs. Это самый точный в мире mmWave однокристальный комплементарный металл-оксидный полупроводниковый датчик (CMOS), который обеспечивает в три раза более точное зондирование.
Внедрение радиолокационных датчиков mmWave в конце 2018 года ознаменовало начало быстрой эволюции радиолокационных систем в автомобилях. Системы стали меньше занимать места и лучше работать. При этом открылись возможности для использования радиолокационных систем в автомобилях за пределами передовых систем помощи водителю ADAS( Это набор алгоритмов, призванных облегчить вождение автомобиля и увеличить безопасность дорожного движения). Технология значительно повысила точность дальней, ближней и средней дальности радиолокационного зондирования. Расширяясь за пределы ADAS, автомобильные инженеры используют квалифицированные автомобильные датчики TI mmWave для обнаружения свободного пространства вокруг автомобиля, препятствий. Датчики способствуют умной автоматизированной парковки, оповещают о вторжении или присутствии внутри салона ребенка без присмотра. Эти возможности делают автомобили безопаснее. Эта технология становится все более доступной и будет распространена на автомобили в низких ценовых диапазонах.
Ультразвуковое зондирование поиска мест утечки воды
Технологии зондирования способны обнаружить мельчайшие утечки воды или газа. Высокотехнологичные счетчики воды или газа позволяют своевременно произвести ремонт, точно определяют место нарушения герметичности и позволяют быстро исправить проблему. По данным Всемирного банка, из-за утечек и разрывов водопроводных линий ежегодно теряется 8,8 триллиона галлонов воды. И часто эти неисправности обнаруживаются через несколько дней после их возникновения, потому что традиционные счетчики воды и их электромеханические системы с вращающимся шпинделем или шестерней предназначены для простого измерения расхода воды. Теперь электромеханические системы в расходомерах заменяются на электронные.
Инновации в ультразвуковой технологии трансформируют многие отрасли промышленности. Усовершенствованный ультразвуковой чувствительный микроконтроллер (MCU) с интеллектуальным аналоговым интерфейсом с высокопроизводительным аналого-цифровым преобразователем пригоден для измерения широкого диапазона расхода от пожарного шланга до небольшой утечки и обнаружения турбулентности, пузырьков и других аномалий потока.
Ультразвуковая технология позволяет счетчикам воды обнаруживать и локализовывать утечки всего лишь одной капле в несколько секунд. В этих системах пара иммерсивных ультразвуковых преобразователей измеряет скорость акустических волн в жидкости. Скорость распространения акустической волны зависит от вязкости, расхода и направления потока жидкости, текущей по трубе. Ультразвуковые волны распространяются с разной скоростью в зависимости от жесткости среды или материала, через который они проходят.
Точность измерения зависит от качества преобразователя, точности аналоговой схемы и алгоритмов обработки сигналов. Акустические или ультразвуковые преобразователи представляют собой пьезоматериалы, преобразующие электрические сигналы в механические колебания с относительно высокой частотой в сотни килогерц. Как правило, пара ультразвуковых преобразователей в диапазоне 1-2 МГц должна быть хорошо подобрана и откалибрована для точного измерения расхода. Они составляют значительную часть стоимости расходомера. Сенсорная система должна работать при очень низкой мощности, чтобы обеспечить срок службы батареи 15-20 лет.
Передовое семейство микроконтроллеров ультразвукового зондирования нашей компании включает в себя уникальный аналоговый интерфейс и алгоритм, что значительно повышает точность при одновременном снижении общей стоимости и энергопотребления.
Наша архитектура измерения расхода использует высокопроизводительный аналоговый дизайн, передовые алгоритмы и встроенную обработку, чтобы уменьшить необходимость в дорогостоящей паре ультразвуковых преобразователей.
Наша цель – создавать лучший мир
Ультразвуковые счетчики воды, карманные ультразвуковые аппараты и радиолокационные датчики TI mmWave для повышения безопасности транспортных средств- это всего лишь три примера того, как компания живет своей страстью создавать лучший мир, делая электронику более доступной с помощью полупроводников. Эта страсть жива и сегодня, когда TI продолжают быть первооткрывателями в области интегральных схем. Каждое поколение инноваций опирается на последнее, чтобы сделать технологию меньше, эффективнее, надежнее и доступнее – открывая новые рынки и делая возможным проникновение полупроводников в электронику повсюду. «Мы считаем это инженерным прогрессом. Это то, что мы делаем на протяжении десятилетий.» – сказал Джек Килби.