Uutiskirje

02 | 2006


Ajastinpiirin kvartsi korvattiin piillä

Elektroniikka voidaan kutistaa yhä pienempään kokoon

Uusi ajastinpiiri on sata kertaa pienempi kuin perinteinen kvartsikide. Kvartsin korvaaminen piillä avaa kokonaan uusia mahdollisuuksia elektroniikkalaitteiden koon ja painon pienentämiseen sekä suorituskyvyn parantamiseen. Erityisesti laite helpottaa langattoman elektroniikan toteutusta. Esimerkiksi yhä ohuempiin älykortteihin saadaan mahtumaan näppäimiä, biometrisia tunnistimia ja tarkka kello. VTT kehitti uuden teknologian yhteistyössä VTI Technologies Oy:n kanssa.

Kello tahdistaa elämämme ympäröivän yhteiskunnan kanssa. Samaan tapaan ajastinpiirin eli mikro-oskillaattorin antama referenssiaika- ja taajuus mahdollistavat signaalin oikea-aikaisen siirron elektronisen laitteen sisällä ja signaalin vastaanottamisen laitteen ulkopuolella. Taajuusreferenssiä tarvitaan radioissa ja matkapuhelimissa juuri oikean signaalin vastaanottamiseen radioaaltojen tulvasta.

Elektronisessa laitteessa kvartsioskillaattori on tällä hetkellä tärkein komponentti heti integroidun piirin jälkeen. Suurikokoinen kvartsikide on kuitenkin este laitteiden pienentämiselle. Uusimmissa Bluetooth-piireissä kaikki toiminnot - paitsi ulkoinen kvartsikide - on jo sisällytetty yhdelle piisirulle.

Sovelluksia lähes rajattomasti

Uusi, paljon alle neliömillimetrin kokoinen piioskillaattori voidaan liittää suoraan osaksi mikropiiriä. Piioskillaattori antaa yhtä laadukkaan signaalin kuin kvartsioskillaattori ja on erittäin vakaa.

Suorituskykyä tarvitaan, jotta langaton tiedonsiirto olisi mahdollisimman tehokasta. Pieni koko puolestaan helpottaa lyhyen kantaman miniradioiden toteutusta, joita tarvitaan langattomassa lähiverkkolaitteessa useitakin.

Radioita, ja niiden myötä ajastinpiirejä, tulee lähes kaikkiin ihmisen käyttämiin esineisiin, kuten kelloihin, nappikuulokkeisiin, silmälaseihin, kenkiin ja vaatteisiin. Näissä radio ei saa näkyä eikä tuntua.

Lisäksi piioskillaattorille on näköpiirissä sovelluksia uusissa älykkäissä pienlaitteissa, joissa hyödynnetään ajastinpiirin ohuutta ja pientä tehonkulutusta. Näin älykortit ohenevat ja tulevat entistä älykkäämmiksi. Kortteja voidaan käyttää myös ilman lukijaa. Niihin tulee näyttö, näppäimiä, biometrisia tunnistimia, radio ja ajastinpiiri.

Piioskillaattorille löytyy sovellusmahdollisuuksia lähes rajattomasti, sillä aika- ja taajuusreferenssi on välttämätön kaikissa elektroniikkalaitteissa.

Valmistus voi alkaa Suomessa

VTT:n yhteistyökumppani, Vantaalla toimiva VTI Technologies Oy, on maailman johtava kiihtyvyys- ja paineantureiden valmistaja. Yhtiön anturiteknologiaa hyödynnetään laajalti autoteollisuudessa ja muun muassa lääketieteellisissä sekä urheiluun ja vapaa-aikaan liittyvissä sovelluksissa.

VTI selvittää piioskillaattoreihin liittyviä liiketoimintamahdollisuuksia. VTI:llä on valmius aloittaa piioskillaattoreiden valmistus, mikäli mielekäs liiketoimintamalli ja yhteistyökumppani löytyvät. Se edellyttää VTI:llä jo nykyisin olemassa olevaa erityisosaamista. Näin olisi mahdollista säilyttää piioskillaattoreiden valmistusosaaminen Suomessa.

VTI pystyy vastaamaan suureenkin kysyntään, sillä se voi hyödyntää piioskillaattorien valmistuksessa olemassa olevaa massavalmistustekniikkaansa. VTI valmistaa nykyisellään noin 23 miljoonaa anturielementtiä vuodessa tavoitteenaan nostaa vuotuinen valmistuskapasiteettinsa yli 100 miljoonaan anturielementtiin.

Kvartsioskillaattoreiden maailmanmarkkinat ovat yli neljä miljardia kappaletta eli noin 2,5 miljardia euroa. Kvartsikiteet valmistetaan pääosin Kiinassa.

Suomessakin on valmistettu kvartsikiteitä. Puolustusvoimat tilasi niitä 70-luvulla VTT:n puolijohdelaboratoriolta, johon rakennettiin pienimuotoinen tuotantolinja. Tänään lähes kaikki maailman kiteet valmistetaan Kiinassa ja muualla Kaukoidässä. Piioskillaattori voisi tuoda tuotannon takaisin Suomeen.

 


Lisätietoja

VTT on puolueeton asiantuntijaorganisaatio, joka kehittää uutta teknologiaa, tuottaa tutkimus-, kehitys-, testaus- ja tietopalveluita sekä kotimaisille että kansainvälisille asiakkailleen, yrityksille ja julkiselle sektorille. Osaamisellaan ja uusilla innovaatioilla VTT pyrkii lisäämään omistajansa ja asiakkaidensa teknistaloudellista kilpailukykyä ja yhteiskunnan hyvinvointia.