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美国计划在太空制造芯片
2025/8/22 9:51:49
国际空间站（ISS）的微重力环境为研究人员提供了研究太空飞行对人体、植物、细菌和其他系统的影响的独特机会。
许多公司和大学与美国宇航局合作在国际空间站进行实验，使空间站成为科学研究的持续中心。
美国宇航局支持的项目之一是开发一种在微重力环境下生长半金属-半导体复合晶体的技术，最终目标是在地球外生产可用于设备的晶圆。这些特殊晶体可用于各种电子设备，从而满足全球对先进电子元件日益增长的需求。
该项目是美国宇航局太空生产应用 (InSPA)计划的一部分，由 United Semiconductors LLC 公司牵头，与Axiom Space和 Redwire 合作。
晶片的晶体是在国际空间站的低地球轨道上生长的，距离我们的星球约 250 英里（402 公里）。
在地球上生长复合晶体可能非常棘手，因为晶体中半金属的“针状”或缺陷可能会发展并损害其纯度。这些缺陷是由于重力驱动晶体内半金属沉降和形成方式的变化造成的。对于像电子传感器这样的设备来说，这些晶体需要极其精确和均匀，因此这一过程可能构成重大挑战。
但如果在微重力环境下生长晶体，这一过程就能得到更好的控制。在最近的实验中，国际空间站成功生长了四颗晶体，这是攻克这一关键材料科学难题的第一步。
在太空制造芯片，更进一步
未来先进计算机组件的制造可能在太空而非地球进行。英国初创公司 Space Forge 已将其 ForgeStar-1 卫星通过 SpaceX 发射升空，为该卫星启动熔炉并开始在太空生产半导体奠定了基础。
ForgeStar-1 正式成为英国首颗太空制造卫星，使该公司能够在太空制造半导体。该卫星完全在威尔士卡迪夫设计和制造，并作为 SpaceX Transporter-14 拼车任务的一部分发射升空。自 4 月以来，该卫星一直在等待美国政府的批准，最终于今日进入预定轨道。
ForgeStar-1 尚未启动，具体启动时间表尚未公布。“我们已经建造并发射了英国首颗制造卫星，它目前已在轨运行。这是一项巨大的技术成就，”Space Forge 首席执行官 Joshua Western 分享道。“现在，我们迈出了下一步：证明我们能够创造适合太空制造的环境。这标志着材料科学和工业能力新时代的开启。”
太空制造是一个相对较新的领域，旨在利用外太空和/或低地球轨道的独特特性来实现地球上无法实现的制造方法。Space Forge的主要目标是生产用于数据中心、量子和军事用途的半导体，使用“太空衍生晶体种子”来启动半导体生长，利用无限真空和零下温度进行制造，然后将芯片带回地球进行封装。
ForgeStar-1 卫星在完成任务后不会将其制造的货物带回地球。它更像是 Space Forge 设计的一系列技术的概念验证和原型，其任务是验证太空制造关键技术的成功应用，并以壮观的火球结束其任务。
Space Forge 计划测试卫星回收的最佳情况和最坏情况。首先，它将部署其专有的 Pridwen 隔热罩和在轨控制装置来操控卫星，然后测试其故障安全机制，即在轨解体卫星。
该公司2022年的路线图显示，ForgeStar-1的继任者ForgeStar-2将成为该公司首艘能够安全返回地球的半导体开发飞船。该飞船将开发足够多的芯片，以确保“在太空中制造的材料价值超过将卫星送入轨道的成本”，并最终加入Space Forge卫星的完整稳定阵容。该公司最终希望每年建造10-12颗卫星，并在完成一到六个月的制造任务后重复使用飞船。最终，该公司的目标是每年发射超过100颗卫星。
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