Вакуумная электроника возвращается — в космос

Полупроводниковые материалы уже давно вытеснили вакуумные лампы из вычислительных систем – гаджетов, настольных компьютеров, кластеров и пр. Причин тому целое множество, в том числе меньшая стоимость, большая компактность и производительность. Однако есть область применения, где вакуумные лампы имеют превосходство перед традиционной твердотельной цифровой электроникой. Эта область – вычислительные системы, работающие в условиях космоса. Преимущество обусловлено тем, что вакуумные лампы гораздо более устойчивы к воздействию радиации и электромагнитных воздействий. Разумеется, что возвращаться к обычным вакуумным лампам никто не собирается, но ведутся разработки и рассматривается вопрос применения их более совершенных аналогов.

Сотрудники исследовательского центра NASA и Корейского национального центра наноисследований разработали миниатюрную версию вакуумных электронных ламп, которые хорошо выдерживали бы радиацию и жесткое электромагнитное излучение космоса. Прототип устройства назван вакуум-канальным транзистором, и что самое главное, его можно интегрировать в современные микросхемы. Изготовление устройств будет осуществляться на основе технологического процессора, схожего техпроцессом изготовления кремниевых микрочипов.

На данный момент исследователям удалось создать прибор длиной 150 нанометров и работающий от напряжения 10 Вольт. Инженеры также надеются, что уровень рабочего напряжения можно будет снизить до одного Вольта. Транзистор оказывается еще и высокоскоростным – он способен функционировать на частоте 0,46 терагерц, что значительно быстрее полупроводниковых устройств на основе кремния.

С одной стороны, это очень хорошая новость для NASA, которая в результате получит возможность резкого повышения надежности электронных комплексов и блоков, и как следствие, космических аппаратов/станций. Особенно это важно при длительных миссиях, в том числе пилотируемых, когда надежность всех систем должна быть на высочайшем уровне. С другой, пока никаких конкретных сроков, когда подобные устройства попадут в производство, никто назвать не может. Разумеется, в данном случае себестоимость изделий решающего значения не играет, однако серийное изготовление “вакуумных транзисторов” наладить все-таки необходимо. А вот с этим могут возникнуть серьезные проблемы.