يعزز شركة MEMS Tech الخاصة بـ Omnitron موثوقية Lidar

قبل خمس سنوات ، إريك أغيلار سئم.

لقد عمل على Lidar وأجهزة استشعار أخرى لسنوات في Tesla و Google X ، لكن التكنولوجيا كانت دائمًا باهظة الثمن ، والأهم من ذلك ، غير موثوق بها. لقد استبدل أجهزة استشعار LiDar عندما كسرت – والتي كانت في كثير من الأحيان ، ويبدو أنها عشوائية – وتطور أساليب المعايرة المعقدة وإجراءات الصيانة لمجرد إبقائها تعمل والسيارات قابلة للرفوف.

لذلك ، عندما وصل إلى نهاية حبله ، اخترع تقنية أكثر قوة – ما يسميه “أقوى micromachine على الإطلاق”.

طور Aguilar وفريقه في Startup Omnitron Sensors تقنية جديدة للأنظمة الميكانيكية الميكانيكية الصغيرة (MEMS) التي يدعي أنها يمكن أن تنتج قوة أكبر لكل وحدة أكثر من أي منطقة أخرى. من خلال توفير مستويات جديدة من الطاقة للميكرومرات ، فإن التكنولوجيا قادرة على توجيه أشعة الليزر في Lidar بدقة ، حتى في حين أن العناصر الخطرة والمطبات والانفجارات في الطريق المفتوح. مع وجود رقائق قيد الاختبار من قبل عملاء الصناعة التلقائية ، تقوم Omnitron الآن بتعديل التكنولوجيا لتقليل الطاقة التي تستهلكها مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

غالبًا ما يتم تبني Lidar ، وهو نظام المسح والكشف الذي يستخدم الليزر لتحديد مدى إبعاد الأشياء ، بواسطة السيارات ذاتية القيادة للعثور على العقبات والتنقل. حتى مع توقع أن ينمو سوق Lidar بنسبة 13.6 في المائة سنويًا ، ظل استخدام Lidar في صناعة السيارات راكدة نسبيًا في السنوات الأخيرة ، كما يقول Aguilar ، جزئيًا لأن عمر التكنولوجيا قصير جدًا.

يقول Mo Li ، الذي يدرس الأنظمة الضوئية في جامعة واشنطن ، إن الاهتزاز من الطرق الوعرة والظروف البيئية الشديدة هو أكبر قتلة الموثوقية لـ Automotive Lidar. إن المحاذاة البصرية داخل حزمة LIDAR فوق السيارات ذاتية القيادة حساسة-يمكن أن تتغير الدرجات من وظيفة رصف سيئة جسديًا حيث تجلس المرايا في السكن ، وربما تسيطر على الحزمة وتتسبب في فشل النظام. أو يوضح أن تقلبات درجة الحرارة يمكن أن تتسبب في توسيع الأجزاء أو تتعاقد مع نفس النتيجة المؤسفة.

تساءل أغيلار عن الجزء الذي اندلع في أغلب الأحيان ووجد أن الجاني ماسحات ضوئية ، وهي الأجزاء المسؤولة عن تبادل المرايا الصغيرة التي توجه شعاع الليزر خارج سكن النظام. لقد أراد أن يصنع ماسحات ضوئية يمكن أن تصمد أمام الظروف الصعبة التي يواجهها Lidar ، وتوصلت ثنافات السيليكون كحل. تعمل هذه الهياكل مثل الينابيع وتسمح بالسيطرة الدقيقة على المرايا داخل أنظمة Lidar دون أن تتفكك ، كما تفعل الينابيع المعدنية القياسية ، كما يزعم Aguilar.

تصميم شريحة أفضل

كان أغيلار يأمل أن تكون المادة الجديدة هي الحل للمشكلة التي ابتليت بها ، ولكن حتى نوابض السيليكون لم تجعل أنظمة Lidar قوية كما تحتاج إلى مواجهة العناصر التي واجهوها.

لجعل Lidar أقوى ، يهدف الفريق في Omnitron إلى تصميم شريحة MEMS أكثر قوة من خلال زيادة مقدار القوة التي يمكن أن ينطبق عليها الجهاز للتحكم في المرايا في صفيف Lidar. ويزعمون أنهم حققوا ذلك – يمكن أن تمارس شريحةها بمقدار 10 أضعاف قوة لكل وحدة في المحرك يضع micromirror أو مكون مستشعر آخر مقارنة بمعايير الصناعة الحالية. هذه القوة الإضافية تسمح بتحكم قيمة للغاية في التعديل الدقيق.

للوصول إلى هذا الإنجاز ، كان عليهم أن يحفروا عمقًا.

توجه Micromirrors من Omnitron عوارض Lidar ويمكن أن تجد استخدامًا في مراكز البيانات.omnitron

في جهاز MEMS هذا ، يتم حفر المرآة ومشغلها في رقاقة واحدة من السيليكون. في نهايته غير المروية ، يتم تغطية المشغل بألواح صغيرة متباعدة عن كثب تتناسب بين الخنادق في الرقاقة ، مثل الأسنان المتشابكة لأمباعتين. لنقل المرآة ، يتم تطبيق الجهد ، وزاوية القوى الإلكتروستاتيكية في وضع محدد من خلال تحريك الألواح لأعلى ولأسفل داخل الخنادق عندما يسحب المجال الكهربائي عبر الجدران الجانبية الخندق.

تقتصر القوة التي يمكن استخدامها لتحريك المرآة على نسبة العمق إلى عرض الخنادق ، والتي تسمى نسبة العرض إلى الارتفاع. ببساطة ، كلما كانت الخنادق أعمق ، يمكن تطبيق القوة الإلكتروستاتيكية على مشغل ، مما يؤدي إلى نطاق أعلى من الحركة للمستشعر. لكن تصنيع الخنادق الضيقة العميقة هو مسعى صعب. كان التغلب على هذا العامل المقيد أمرًا ضروريًا لـ Aguilar.

يقول أغيلار إن Omnitron كان قادرًا على تحسين نسبة العرض إلى الارتفاع حوالي 20: 1 ، كما يلاحظه MEMS (يقول خبراء آخرون 30: 1 أو 40: 1 أقرب إلى المتوسط ​​هذه الأيام) ، حيث يصل إلى 100: 1 من خلال التجريب والنماذج الأولية في مسابك جامعية صغيرة في جميع أنحاء الولايات المتحدة “هذا هو في الحقيقة اختراق أساسينا” ، “Aguilar. “من خلال الدم والعرق والدموع والإحباط ، بدأنا هذه الشركة.”

يقول أغيلار إن شركة ناشئة حصلت على أكثر من 800 مليون دولار من خطابات النوايا من شركاء السيارات ، وهي في خطة لمدة 18 شهرًا لإثبات أنها يمكن أن تنتج رقائقها بمعدل الطلب الكامل.

حتى بعد التحقق من إمكانات الإنتاج ، سيتعين على التكنولوجيا مواجهة اختبار السلامة “الصعبة للغاية” لآلاف الساعات المتتالية في الظروف الواقعية ، مثل الاهتزازات والدورات الحرارية والمطر ، قبل أن تتمكن من الوصول إلى السوق ، كما يقول لي.

توفير القوة

في غضون ذلك ، تقوم Omnitron بتطبيق تقنيتها لحل مشكلة مختلفة تواجهها صناعة مختلفة. بحلول عام 2030 ، من المتوقع أن تتطلب مراكز بيانات الذكاء الاصطناعى حوالي 945 ساعة Terawatt – أكثر من بلد اليابان تستهلك اليوم. يقول أغيلار إن المشكلة هي “الطريقة التي تتحرك بها البيانات”. عندما يتم إرسال البيانات من جزء من مركز البيانات إلى آخر ، يتم تحويل الإشارات البصرية إلى إشارات كهربائية ، وإعادة توجيهها ، ثم العودة إلى الإشارات البصرية ليتم إرسالها في طريقها. هذه العملية ، التي تحدث في أنظمة تسمى مفاتيح الشبكة ، تحرق كميات هائلة من الطاقة.

يتمثل حل Google ، الذي يطلق عليه Apollo ، في الحفاظ على حزم البيانات في شكل إشارات بصرية طوال مدة رحلاتها ، والتي تعطي توفير الطاقة بنسبة 40 في المائة ، حسبما تدعي الشركة. يقوم Apollo بذلك باستخدام مجموعة من المرايا لتوجيه البيانات. تخطط Aguilar لجعل العملية أكثر كفاءة باستخدام صفائف كثيفة من المرايا الأكثر قوة في Omnitron. يقول أغيلار إن القيام بذلك يمكن أن يربط كمية البيانات التي يمكن أن يتوجهها كل مفتاح شبكة عن طريق زيادة عدد القنوات في كل مفتاح من 126 إلى 441.

لا تزال Omnitron في وقت مبكر من تطبيق مركز البيانات الخاص بها ، لذلك لم يتضح بعد إلى أي درجة يمكن أن تتحسن هذه التكنولوجيا حقًا على Apollo من Google. ومع ذلك ، في أعقاب “مراجعة التصميم الحرجة” في منتصف شهر سبتمبر ، طلب “أحد أفضل اللاعبين من الذكاء الاصطناعي في العالم مرايانا لمفتاح الجيل القادم”. “هذا دليل على أن Omnitron يحل مشكلة أنه حتى أكبر شركات البنية التحتية لمنظمة العفو الدولية لا يمكنها معالجتها في المنزل.”

وقد يكون هناك المزيد من التطبيقات القادمة. يقول أغيلار إن Omnitron قد استقبل المشاعر من صناعة الدفاع وشركات الفضاء والمجموعات المهتمة بالكشف عن الميثان. يقول: “إنه لأمر رائع أن أرى الناس يطرقون بابنا لهذا لأنني كنت أركز فقط على Lidar”.