美國計劃在太空製造芯片

來源：半導體行業觀察

：內容編譯自space。

國際空間站（ISS）的微重力環境爲研究人員提供了研究太空飛行對人體、植物、細菌和其他系統的影響的獨特機會。

許多公司和大學與美國宇航局合作在國際空間站進行實驗，使空間站成爲科學研究的持續中心。

美國宇航局支持的項目之一是開發一種在微重力環境下生長半金屬-半導體複合晶體的技術，最終目標是在地球外生產可用於設備的晶圓。這些特殊晶體可用於各種電子設備，從而滿足全球對先進電子元件日益增長的需求。

該項目是美國宇航局太空生產應用 (InSPA)計劃的一部分，由 United Semiconductors LLC 公司牽頭，與Axiom Space和 Redwire 合作。

晶片的晶體是在國際空間站的低地球軌道上生長的，距離我們的星球約 250 英里（402 公里）。

在地球上生長複合晶體可能非常棘手，因爲晶體中半金屬的“針狀”或缺陷可能會發展並損害其純度。這些缺陷是由於重力驅動晶體內半金屬沉降和形成方式的變化造成的。對於像電子傳感器這樣的設備來說，這些晶體需要極其精確和均勻，因此這一過程可能構成重大挑戰。

但如果在微重力環境下生長晶體，這一過程就能得到更好的控制。在最近的實驗中，國際空間站成功生長了四顆晶體，這是攻克這一關鍵材料科學難題的第一步。

在太空製造芯片，更進一步

未來先進計算機組件的製造可能在太空而非地球進行。英國初創公司 Space Forge 已將其 ForgeStar-1 衛星通過 SpaceX 發射升空，爲該衛星啓動熔爐並開始在太空生產半導體奠定了基礎。

ForgeStar-1 正式成爲英國首顆太空製造衛星，使該公司能夠在太空製造半導體。該衛星完全在威爾士卡迪夫設計和製造，並作爲 SpaceX Transporter-14 拼車任務的一部分發射升空。自 4 月以來，該衛星一直在等待美國政府的批准，最終於今日進入預定軌道。

ForgeStar-1 尚未啓動，具體啓動時間表尚未公佈。“我們已經建造併發射了英國首顆製造衛星，它目前已在軌運行。這是一項巨大的技術成就，”Space Forge 首席執行官 Joshua Western 分享道。“現在，我們邁出了下一步：證明我們能夠創造適合太空製造的環境。這標誌着材料科學和工業能力新時代的開啓。”

太空製造是一個相對較新的領域，旨在利用外太空和/或低地球軌道的獨特特性來實現地球上無法實現的製造方法。Space Forge的主要目標是生產用於數據中心、量子和軍事用途的半導體，使用“太空衍生晶體種子”來啓動半導體生長，利用無限真空和零下溫度進行製造，然後將芯片帶回地球進行封裝。

ForgeStar-1 衛星在完成任務後不會將其製造的貨物帶回地球。它更像是 Space Forge 設計的一系列技術的概念驗證和原型，其任務是驗證太空製造關鍵技術的成功應用，並以壯觀的火球結束其任務。

Space Forge 計劃測試衛星迴收的最佳情況和最壞情況。首先，它將部署其專有的 Pridwen 隔熱罩和在軌控制裝置來操控衛星，然後測試其故障安全機制，即在軌解體衛星。

該公司2022年的路線圖顯示，ForgeStar-1的繼任者ForgeStar-2將成爲該公司首艘能夠安全返回地球的半導體開發飛船。該飛船將開發足夠多的芯片，以確保“在太空中製造的材料價值超過將衛星送入軌道的成本”，並最終加入Space Forge衛星的完整穩定陣容。該公司最終希望每年建造10-12顆衛星，並在完成一到六個月的製造任務後重復使用飛船。最終，該公司的目標是每年發射超過100顆衛星。