Axiom Space хочет производить микросхемы в космосе

Axiom Space - американская компания, специализирующаяся на космических полетах, и единственная коммерческая организация, чьи модули подключены к Международной космической станции. Как сообщает Focus Taiwan, компания недавно посетила Тайвань, чтобы поделиться интересной идеей по производству определенных полупроводниковых материалов в космосе. Компания Axiom считает, что уникальные условия на низкой околоземной орбите (НОО) могут позволить производить сверхчистые материалы.

Доктор Коичи Ваката, главный технический директор Axiom Space в Азиатско-Тихоокеанском регионе и бывший командир МКС из Японии, подчеркнул потенциал условий микрогравитации и вакуума для совершенствования производства полупроводников. Эти условия, объяснил он, обеспечивают бездефектный рост кристаллов, в результате чего получаются материалы более высокого качества, которые трудно производить на Земле из-за силы тяжести и атмосферных загрязнений.

Дивья Панчанатан, глобальный руководитель отдела коммерциализации полупроводников Axiom, пояснил, что земная гравитация вызывает дефекты в кристаллических структурах, в то время как микрогравитация LEO обеспечивает более равномерный рост. Кроме того, вакуум пространства облегчает бесконтейнерную обработку, сводя к минимуму загрязнение и позволяя производить более крупные и высокопроизводительные кристаллы для полупроводников.

Axiom предложила тайваньским компаниям сотрудничать для проведения первоначальных экспериментов на борту МКС, а после 2030 года планирует перевести производство на коммерческую станцию Axiom. Компания представляет себе масштабируемый процесс, при котором успешные эксперименты приведут к полномасштабному производству в специализированных космических модулях.

Руководители Axiom никогда не раскрывали, какие кристаллы они имели в виду, но, судя по контексту, это, скорее всего, монокристаллические материалы (например, кремний, нитрид галлия, арсенид галлия и т.д.), которые используются в производстве полупроводников в качестве базовых подложек для создания чипов. Сложные полупроводники (такие как GaN или GaAs) и другие материалы нового поколения могут быть особенно чувствительны к примесям и дефектам, возникающим под действием силы тяжести и факторов окружающей среды на Земле. В условиях микрогравитации расплав и любые легирующие добавки могут распределяться более равномерно, что потенциально может привести к получению пластин более высокого качества.

Однако существуют практические соображения, связанные с производством чего бы то ни было в космосе. Запуск материалов в космос и обслуживание орбитального комплекса обходятся чрезвычайно дорого. В настоящее время запуск килограмма в космос обходится примерно в 3000 долларов (одна кремниевая пластина весит от 100 до 150 граммов и стоит от 100 до 200 долларов), но ожидается, что использование Falcon Heavy снизит стоимость до 2000 долларов за килограмм и ниже. Даже если пластины будут более высокого качества, цена их производства за пределами планеты может перевесить выгоды, по крайней мере, при нынешних затратах на запуск. На протяжении десятилетий производители оптимизировали выращивание кристаллов на Земле, и по большей части производители микросхем довольны соотношением качества и цены. Следовательно, на данный момент вряд ли имеет смысл производить пластины на низкой околоземной орбите.

Возможно, как только микроэлектронная промышленность перейдет на субангстремовые технологические процессы, ей понадобятся сверхчистые пластины, что может оправдать их производство на низкой околоземной орбите. Однако компаниям, специализирующимся на производстве слитков кремния, GaN или GaAs, а также их поставщикам необходимо разработать соответствующие технологии. Тем не менее, даже в этом случае более вероятно, что пластины будут изготавливаться на Земле, хотя и в «модифицированных» условиях.

Интересно, что Axiom выявила дополнительные отрасли, которые могли бы извлечь выгоду из космического производства, помимо полупроводников. К ним относятся биотехнологии, фармацевтика и 3D-печать искусственных органов.