بعد أكثر من عقد في مجال تكنولوجيا الملاحة الثابتةلقد أصبحت أعتبر الأجهزة المتكاملة الأربعة في واحد كأبطال غير معروفين في تطور أجهزة المرور الضوئية (FOG)، التكلفة، والموثوقية التي كانت تقتصر في السابق على الأجهزة الفضائية في قطاعات الطيران والدفاع.تلك المصممة خصيصاً لـ FOGs تخدم غرض أكثر دقة: دمج الوظائف البصرية والإلكترونية الأساسية في وحدة صغيرة لفتح الإمكانات المدنية للتكنولوجيا.
تعتمد الأجهزة التقليدية على مكونات منفصلة مصادر الضوء، والمتزاوج، ومعدلات المراحل، وأجهزة الكشف، كل منها يتطلب حزمة مستقلة ومعايرة.الجهاز الجهاز الجهاز الجهاز الجهاز الجهازتكلفة الجرام الواحد من الأسلحة الفورية الأولى تجاوزت تكلفة الذهب، مما يحد من تطبيقها على الصواريخ والأقمار الصناعية والسفن الكبيرة.ظهور الأجهزة الأربعة في واحد غير هذا السيناريو من خلال دمج هذه المكونات الأساسية الأربعة في وحدة واحدة القائمة على السيليكونمن خلال الاستفادة من الفوتونيات السيليكونية وعمليات التكامل غير المتجانس، يمكن تقليل بصمة التصاميم الراقية إلى أقل من 0.2 سنتيمتر مربع،فقط حوالي عُشر حجم التجمعات المنفصلة.
ما غالباً ما يغفله غير المحترفون هو أن أجهزة FOG الأربعة في واحد ليست بأي حال من الأحوال مجموعات بسيطة من المكونات، ولكنها مصممة بعناية لتخفيف نقاط الألم الأساسية في تشغيل FOG.مثلاً، دمج معدل المرحلة والكاشف على نفس الروك يقلل من أخطاء المرحلة غير المتبادلة الناجمة عن تقلبات درجة الحرارة والاهتزازات الميكانيكية ،الذي هو حاسم للحفاظ على دقة الزاوية تحت الدرجةوفي الوقت نفسه، فإنه يسهل عملية التنسيق البصري، وهي خطوة تستغرق وقتا وكثيرا من العمالة في تجميع FOG التقليدي الذي غالبا ما يقدم الأخطاء البشرية ويقلل من معدلات الإنتاج.
ما زلت أتذكر مشروع عام 2024 مع شركة قيادة ذاتية، حيث استبدلنا FOG المكونة من مكونات منفصلة بنموذج أولي مجهز بوحدة الفوتونية السيليكونية الأربعة في واحد التي طورناها.النتائج كانت تحويلية: انخفض وزن الجهاز الجهاز الجهاز الجهاز الجهاز الجهاز الجهازانخفضت تكلفة الوحدة من نطاق عشرة آلاف يوان إلى نطاق ألف يوان، مما جعل دقة مستوى FOG متاحة في أسعار MEMS gyroلقد أدى بشكل مثالي في الاختبارات في الأنفاق والمرآب تحت الأرض بدون إشارات GPS، والحفاظ على وضع مستقر لأكثر من 20 دقيقة.
بطبيعة الحال، أجهزة أربعة في واحد لFOG ليست خالية من التحديات. The biggest hurdle is balancing integration level and optical performance—silicon’s inherent limitations as a light-emitting material force us to use heterogeneous bonding of III-V materials such as indium phosphide، مما يزيد بلا شك من تعقيد التصنيع. إن كفاءة الارتباط هي نقطة مشاكل رئيسية أخرى: حجم مجال الوضع من الموجهات المدمجة صغير للغاية (حوالي 0.15 ميكرومتر) ،تتطلب دقة محاذاة تحت الميكرون عند التوصيل مع لفائف الألياف، الذي دفع حدود أداء معدات التجميع الآلي.
واجه الإنتاج الجماعي المبكر أيضاً صعوبات في الإنتاج.العملية المتعددة الخطوات من ربط الشريحة وحفر موجه الموجات إلى المعايرة النهائية يعني أن حتى اختلافات عملية طفيفة يمكن أن تجعل الوحدة بأكملها غير فعالةقضينا شهور في تحسين عملية تكامل السيليكون على العازل + نتريد السيليكونفي نهاية المطاف زيادة الغلة من 60٪ إلى أكثر من 85٪ ووضع الأساس للإنتاج التجاري على نطاق واسع.
ومن المثير للاهتمام أن تصور الصناعة لهذه الأجهزة الأربعة في واحد قد تغير بشكل كبير.كانت تعتبر "حل وسط" بين المكونات المتفردة عالية الدقة و MEMS منخفضة التكلفةواليوم، يتم الاعتراف بها على أنها المحفز الأساسي لتحضير الطائرات الفضائية، والتي تسد الفجوة بين أداء الطائرات الفضائية والفعالية التجارية من حيث التكلفة.
المصنعون المحليون كانوا في طليعة هذا المجال.شركات مثل معهد أبحاث CETC الرابع عشر وتكنولوجيا تشونغتشينغ شويوي قد قمت بتحسين وحدات FOG الأربعة في واحد من خلال عمليات فوتونيك السيليكون 130nm و 180nm، لتحقيق استقرار التحيز أقل من 0.1 ° / ساعة للأجهزة المنتجة بكميات قليلة من تكلفة نظرائها الأجانب.حتى المصنعين الإقليميين مثل تشونغ تشينغ يونايتد مايكرو إلكترونيكس يوسعون قدرة الإنتاج من رقائق ناقل FOG المتكاملة، لتعزيز موقف الصين في هذا السوق الحيوي.
هذه الأجهزة تجسد الحقيقة الأساسية لتطوير FOG: التصغير والتحكم في التكاليف لا يجب أن يأتي على حساب الدقة.التركيز على التكامل على مستوى النظام بدلاً من ترقية المكونات الفردية، وحدات أربعة في واحد قد أعادت تعريف حدود تطبيق FOGs." لكن تكنولوجيا أساسية تدفع الأجهزة إلى أسواق جديدة مثل القيادة الذاتيةالروبوتات في أعماق البحار والزراعة الدقيقة.
التجربة المتراكمة من أجهزة FOG الأربعة في واحد تؤثر الآن على تطوير تكنولوجيات الجيل القادم مثل FOG الكريستالية الفوتونية.نحن نطبق نفس مفهوم التكامل على تصاميم الجيرو ثلاثي المحور، دمج ثلاثة وحدات أربعة في واحد في شريحة واحدة لتحقيق استشعار الحركة ثلاثية الأبعاد الكاملة. تكنولوجيا المعايرة القائمة على الذكاء الاصطناعي، المُحسنة لتعويض الضوضاء الناجمة عن التكامل،كما يجعل هذه الوحدات أكثر صلابة في البيئات القاسية.
في مجال مهووس بالاختراقات في حساسية لفائف الكوب أو سرعة المنقذ، من السهل تجاهل التأثير المتواضع للأجهزة الأربعة في واحد.لقد حوّلوا الأجهزة من مكونات طيران متخصصة إلى أجهزة سهلة الوصول، أدوات قابلة للتوسع، وقد أثبتت هذه العملية أن التكامل، بدلا من تحسين مقياس أداء واحد، هو المفتاح لإدخال حقبة جديدة من تكنولوجيا الملاحة الثابتة.مساهمتهم في نشر دقة FOG ستفوق حتى أكثر التصاميم تقدماً.
يجب أن تكون رسالتك بين 20-3000 حرف!
