reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© AGH Przemys艂 elektroniczny | 23 maja 2018

Uk艂ady scalone z AGH w urz膮dzeniach Rigaku Corporation

Akademia G贸rniczo-Hutnicza od lat wsp贸艂pracuje z japo艅sk膮 firm膮 i doskonali swoje umiej臋tno艣ci w zakresie projektowania uk艂ad贸w scalonych, kt贸re znajduj膮 zastosowanie w urz膮dzeniach sprzedawanych na ca艂ym 艣wiecie.
Naukowcy z AGH od lat zajmuj膮 si臋 projektowaniem uk艂ad贸w scalonych dla potrzeb m.in. fizyki wysokich energii, obrazowania z wykorzystaniem promieniowania X oraz neurobiologii. Osi膮gni臋cia w tej dziedzinie otworzy艂y naukowcom drog臋 do wsp贸艂pracy z japo艅sk膮 firm膮 Rigaku Corporation, kt贸ra jest wiod膮cym producentem nowoczesnej aparatury do badania sk艂adu i struktury materia艂贸w oraz kontroli jako艣ci produkt贸w z wykorzystaniem promieniowania X. W efekcie uk艂ady scalone projektowane na AGH znajduj膮 zastosowanie w urz膮dzeniach sprzedawanych na ca艂ym 艣wiecie, a ten ogromny sukces owocuje na wielu obszarach 鈥 czytamy w komunikacie AGH.


Zesp贸艂 Mikroelektroniki z Wydzia艂u Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i In偶ynierii Biomedycznej AGH


Mikroelektronika ze wzgl臋du na zastosowanie wysoko zaawansowanych nanotechnologii, kt贸re umo偶liwiaj膮 niespotykan膮 dot膮d miniaturyzacj臋 i funkcjonalno艣膰 urz膮dze艅 elektronicznych, jest jedn膮 z najbardziej dynamicznie rozwijaj膮cych si臋 dziedzin wsp贸艂czesnej nauki oraz zajmuje jedn膮 z najwy偶szych pozycji w gospodarce 艣wiatowej. Obszar jej zastosowa艅 obejmuje nie tylko technik臋, np. przemys艂 samochodowy, transport, energetyk臋, informatyk臋, telekomunikacj臋, ale jest tak偶e obecna w medycynie czy in偶ynierii biomedycznej. Dyscyplina ta dynamicznie rozwija si臋 r贸wnie偶 w AGH, gdzie badania nad projektowaniem uk艂ad贸w scalonych prowadzi si臋 na trzech wydzia艂ach: Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i In偶ynierii Biomedycznej, Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej oraz Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji. Jak wynika z raportu Europractice, kt贸ra wspiera projektowanie i produkcj臋 uk艂ad贸w scalonych w Europie 鈥 AGH jest absolutnym liderem w projektowaniu uk艂ad贸w scalonych w艣r贸d polskich uczelni.

Liczba projekt贸w uk艂ad贸w scalonych wys艂anych do produkcji za po艣rednictwem EUROPRACTICE:
  • AGH 鈥 125 projekt贸w,
  • Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie 鈥 53 projekty,
  • Politechnika Warszawska 鈥 33 projekty,
  • Politechnika Gda艅ska 鈥 12 projekt贸w,
  • Politechnika 艁贸dzka 鈥 10 projekt贸w.
(藕r贸d艂o: EUROPRACTICE Activity Report 2015)

Prace nad uk艂adami scalonymi na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i In偶ynierii Biomedycznej prowadzone s膮 pod kierunkiem prof. dr. hab. in偶. Paw艂a Grybosia. Zesp贸艂 Mikroelektroniki z Katedry Metrologii i Elektroniki ka偶dego roku wysy艂a do produkcji kilka projekt贸w specjalizowanych uk艂ad贸w scalonych, co stawia AGH na czo艂owej pozycji r贸wnie偶 w skali Europy 艢rodkowo-Wschodniej. Naukowcom uda艂o si臋 opublikowa膰 na przestrzeni ostatnich dziesi臋ciu lat ok. 300 artyku艂贸w, w tym ponad 90 w czasopismach z tzw. listy filadelfijskiej, zrealizowa膰 15 projekt贸w finansowanych z Narodowego Centrum Nauki oraz Narodowego Centrum Bada艅 i Rozwoju, MNiSW, a tak偶e 12 projekt贸w mi臋dzynarodowych, w tym 8 z partnerami przemys艂owymi.

Jednym z wa偶nych obszar贸w dzia艂alno艣ci zespo艂u jest ponad 10-letnia wsp贸艂praca z japo艅sk膮 firm膮 Rigaku Corporation, jedn膮 z najwa偶niejszych firm w skali 艣wiatowej, specjalizuj膮c膮 si臋 w produkcji wysokiej klasy sprz臋tu do potrzeb obrazowania z wykorzystaniem promieniowania X, m.in. w badaniach spektrometrycznych b膮d藕 w badaniach, kt贸rych celem jest poznanie struktury materia艂贸w. Taka aparatura znajduje szerokie zastosowanie m.in. w przemy艣le farmaceutycznym, chemicznym, elektronicznym i motoryzacyjnym. Firma Rigaku Corporation dzia艂a nieprzerwanie od 1951 r., a jej g艂贸wna siedziba znajduje si臋 w Tokio. Firma zatrudnia ok. 1400 os贸b, kt贸re pracuj膮 w kilkunastu oddzia艂ach na ca艂ym 艣wiecie m.in. w Japoni, Stanach Zjednoczonych i Europie, w tym r贸wnie偶 w Polsce we Wroc艂awiu, gdzie zlokalizowany jest oddzia艂 Rigaku Oxford Diffraction.

Naukowcy zaprojektowali dla Rigaku kilka generacji uk艂ad贸w scalonych, np. ultra szybki uk艂ad scalony RG64 do odczytu paskowych detektor贸w krzemowych, czy te偶 licz膮cy ponad 25 milion贸w tranzystor贸w uk艂ad scalony PXD18k do szybkich pikselowych kamer promieniowania X. W oparciu o te uk艂ady scalone i ich kolejne generacje powsta艂o kilka produkt贸w o zasi臋gu 艣wiatowym, m.in. HyPix-3000 鈥 nowej generacji detektor pikselowy czy HyPix-6000HE 鈥 montowany w produktach zlokalizowanej we Wroc艂awiu firmy Rigaku Oxford Diffraction Poland.
Wsp贸艂praca polsko-japo艅ska rozpocz臋艂a si臋 od zaprojektowanego w 2007 r. na AGH uk艂adu scalonego RG64, kt贸ry firma Rigaku Corporation montowa艂a w modu艂ach detekcyjnych D/tex Ultra wykorzystywanych w dyfraktometrach rentgenowskich. Uk艂ad scalony RG64 potrafi艂 zlicza膰 fotony najszybciej w stosunku do wszystkich uk艂ad贸w, jakie by艂y w贸wczas dost臋pne na 艣wiecie.

鈥 Wprowadzenie na rynek uk艂adu RG64 do modu艂u D/tex Ultra skr贸ci艂o czas pomiaru stukrotnie. Ponadto pozwoli艂o r贸wnie偶 na redukcj臋 t艂a, bowiem uk艂ad ten ma mo偶liwo艣膰 wybierania foton贸w o 艣ci艣le okre艣lonej energii. Cz臋艣膰 foton贸w posiada inn膮 energi臋 鈥 pochodzi z odbicia, proces贸w fluorescencji i stanowi po prostu niechciane t艂o 鈥 t艂umaczy prof. Pawe艂 Grybo艣. 鈥 Tego typu projekty uk艂ad贸w scalonych i badania prowadzimy r贸wnie偶 dla r贸偶nego rodzaju eksperyment贸w na synchrotronach w Europie Zachodniej, Stanach Zjednoczonych czy Japonii.

Kolejnym etapem wsp贸艂pracy by艂o zaprojektowanie dla Rigaku Corporation struktury dwuwymiarowego hybrydowego detektora pikselowego. W za艂o偶eniu chodzi艂o o zaprojektowanie takiego czujnika, kt贸ry by艂by czu艂y na promieniowanie X, posiada艂by bardzo dobra przestrzenn膮 zdolno艣膰 rozdzielcz膮 w dw贸ch wymiarach i przy tym potrafi艂by zlicza膰 ile foton贸w, np. o okre艣lonej energii, uderzy艂o w dany piksel. Ponadto wa偶nym kryterium by艂a r贸wnie偶 szybko艣膰 jego pracy. Specyfika dzia艂ania takiej kamery polega na tym, 偶e pracuje ona w trybie zliczania pojedynczych foton贸w, a nie w trybie integracyjnym, dzi臋ki czemu uzyskuje si臋 dok艂adniejsze zdj臋cia. Przyk艂adem mog膮 by膰 zdj臋cia rentgenowskie, na kt贸rych mo偶na zaobserwowa膰 du偶o wyra藕niejszy kontrast b膮d藕 istotne detale, co mo偶e mie膰 istotne znaczenie np. w diagnostyce medycznej, prze艣wietlaniu baga偶y na lotniskach, itp. W rezultacie wsp贸艂pracy AGH-Rigaku powsta艂 uk艂ad scalony, kt贸ry posiada艂 matryc臋 18 tys. pikseli, przy rozmiarze pojedynczego piksela 100 x 100 mikrometr贸w.

Obecnie naukowcy pracuj膮 przede wszystkim nad generacjami uk艂ad贸w scalonych, kt贸re np. mog艂yby znale藕膰 zastosowanie w bardzo wymagaj膮cych nowych eksperymentach synchrotronowych czy w obrazowaniu medycznym.

鈥 Tego typu uk艂ady zaczynamy stosowa膰 r贸wnie偶 na r贸偶nego rodzaju synchrotronach. Przyk艂adowo najszybsze stosowane uk艂ady na 艣wiecie tego typu potrafi膮 robi膰 zdj臋cia z szybko艣ci膮 20 tys. ramek na sekund臋. Kiedy wykorzystamy nasze uk艂ady, mo偶emy robi膰 zdj臋cia z szybko艣ci膮 trzykrotnie wi臋ksz膮, a w okre艣lonych trybach pracy potrafimy rejestrowa膰 nawet 1 mln ramek na sekund臋. Wtedy np. fizycy mog膮 obserwowa膰 lepiej r贸偶ne procesy dynamiczne z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego 鈥 m贸wi prof. Pawe艂 Grybo艣. 鈥 Do r贸偶nego typu realizowanych projekt贸w stosujemy bardzo zaawansowane technologie, np. technologie nanometryczne lub 3D, gdzie kilka warstw uk艂adu scalonego o r贸偶nej funkcjonalno艣ci oraz sensor 艂膮czymy wertykalnie. W takich uk艂adach piksele w czasie rzeczywistym komunikuj膮 si臋 mi臋dzy sob膮, a obrazy przed wys艂aniem z matrycy pikseli kompresujemy. Obecnie obserwujemy r贸wnie偶 rozw贸j nowego kierunku bada艅, jakim jest kolorowe obrazowanie z wykorzystaniem promieniowania X. Je偶eli si臋 uda, to w przysz艂o艣ci znajdzie ono zastosowanie w medycynie. W przypadku promieniowania przechodz膮cego przez pacjenta widzimy nie tylko ile promieniowania przechodzi przez dany obszar, ale r贸wnie偶 w jaki spos贸b uk艂adaj膮 si臋 energie przechodz膮cego promieniowania, co daje wgl膮d w 艣rodek danego obiektu. Na rynku s膮 ju偶 obecne nowe generacje tomograf贸w komputerowych, jednak p贸ki co nie s膮 dost臋pne w sprzeda偶y, a znajduj膮 si臋 w du偶ych instytutach ameryka艅skich do wst臋pnych bada艅 klinicznych.

Efektem wsp贸艂pracy AGH-Rigaku Corporation jest kilka wsp贸lnych mi臋dzynarodowych patent贸w, w tym m.in. ameryka艅skie i japo艅skie. Na bazie opracowanych i testowanych rozwi膮za艅 powstaj膮 wsp贸lne artyku艂y naukowe. Na uwag臋 zas艂uguje r贸wnie偶 fakt, i偶 w materia艂ach o swoich produktach Rigaku Corporation umieszcza informacj臋, kto zaprojektowa艂 uk艂ady scalone 鈥 co w przypadku du偶ych korporacji nie jest cz臋sto spotykan膮 praktyk膮. Ponadto studenci i doktoranci z AGH maj膮 mo偶liwo艣膰 odbywania praktyk w centrach badawczo-rozwojowych w Japonii.

Co wi臋cej, liczne sukcesy wywo艂uj膮 efekt domina. Intensywny rozw贸j projekt贸w z obszaru mikroelektroniki sprawi艂, i偶 w ostatnich latach pi臋ciu naukowc贸w z 鈥瀏rupy mikroelektroniki” uzyska艂o stopie艅 doktora habilitowanego, a w 2014 roku uda艂o m.in. uruchomi膰 nowy kierunek studi贸w: Mikroelektronika w Technice i Medycynie.

鈥 Rozw贸j bran偶y wymaga, aby projektowane przez nas uk艂ady scalone wykorzystywane w r贸偶nych systemach pomiarowych by艂y coraz dok艂adniejsze i coraz szybsze. Jednocze艣nie musimy mie膰 艣wiadomo艣膰, 偶e na ka偶dym etapie prac poruszamy si臋 w obszarze szalenie kosztownych technologii. Ze wsp贸艂pracy z Rigaku Corporation rodz膮 si臋 pomys艂y na nowe projekty badawcze. Firmy znaj膮 realia biznesowe, wiedz膮 co b臋dzie istotne za pi臋膰 lat, a w dzia艂alno艣ci badawczej wa偶ne jest, aby zainwestowa膰 w taki obszar bada艅, kt贸ry po kilku latach prac przyniesie efekty, nie tylko w formie publikacji, ale r贸wnie偶 wej艣cia powsta艂ych na uczelni rozwi膮za艅 na rynki 艣wiatowe 鈥 podsumowuje prof. Pawe艂 Grybo艣.

殴r贸d艂o: 漏 AGH
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 05 2018 15:01 V11.10.4-1