英飞凌8英寸传感器芯片助力欧洲核子研究组织揭示宇宙奥秘

德国慕尼黑和奥地利菲拉赫——人类对95%的宇宙仍是一无所知。位于日内瓦全球最大的欧洲核子研究组织(以下简称CERN)的科学家们正努力解开这些谜团。2012年5月，这里的研究人员发现了所谓的希格斯玻色子，而彼得•希格斯和弗朗索瓦•恩格勒也凭此获得了诺贝尔物理学奖。CERN的科学家们目前正在研究暗物质：尽管暗物质的量可能是宇宙中可见物质的五倍，但是这只能被间接证实。借助一点运气，CERN将会成功生成暗物质。

一种独具特色的传感器芯片可为证实暗物质的存在作出贡献：这款8英寸芯片(15cmx10cm)由英飞凌奥地利和奥地利科学院高能物理研究所(以下简称HEPHY)共同开发。在不久的将来，CERN可使用数以万计的这种传感器芯片。它们不仅比前一代6英寸传感器芯片的生产成本更低，而且这些组件可更好地耐受持续性辐射，因此比前一代产品老化速度更慢。没有耐受力好的传感器将很难完成计划好的实验。

CERN的实验是分析物质的结构和基本粒子之间的相互作用：质子被加速至接近光速后发生碰撞，产生新颗粒，然后利用不同的探测器对其属性进行重构。CERN实验物理部门负责人Manfred Krammer博士表示，“在粒子物理学和宇宙学中，有许多问题仍悬而未决，人类迄今为止无法给出答案。为了在这些领域取得新进展，我们需要新一代粒子传感器。与英飞凌这样的高科技公司合作可使我们开发出所需的技术。”

探测器高达数层楼，低至地下百米

目前在用的两个使用英飞凌传感器的探测器是ATLAS (一个环形LHC设备)和CMS (紧凑型缪子螺线管)。粒子物理学实验设备实际上就是巨型照相机：当粒子穿过硅探测器，探测器对其进行登记。这两台探测器位于100米深的地下，分别高达20米(ATLAS)和15米(CMS)。它们几乎全天候运行，每秒进行4000万次独立实验。英飞凌及HEPHY正在探讨制造总面积达1000平方米的芯片。

但是研究人员需要很大的毅力。英飞凌电源管理与多元化市场部总经理Andreas Urschitz 指出：“可能需要数代人进行基础研究以改变我们的日常生活。但这不能阻止人们进行研究。没有居里夫人我们就没有X射线。没有麦克斯韦尔就没有移动电话。”居里夫人于1898年提出了“放射性”概念。苏格兰物理学家詹姆斯•克拉克•麦克斯韦尔于1861年至1864年期间提出的电磁场方程已有150年历史。

为CERN开发的技术可在10年之内帮助癌症患者：数组科学家正在测试质子计算机断层扫描仪。这种医疗成像的基本原理与CERN芯片技术的基本原理相同。英飞凌和HEPHY正在开发的这种大型硅探测器可在辐射治疗过程中提供断层图像。这将能更好地确定肿瘤的位置，与传统X射线相比能减少对健康组织的损害。它能将辐射负荷降低40倍。

在研究领域，英飞凌的传感器生产已经引起广泛关注：英飞凌和HEPHY开展的项目赢得了2014年Houska奖的第二名，这是奥地利最大的商业研究类私人奖项。