На 71-вата годишна среща на IEEE International Electron Devices Meeting беше представено интересно и изключително обещаващо решение – силициев часовник с точност, почти сравнима с тази на атомните часовници. Разработката е в порядъци по-малка и много по-енергийно ефективна от днешните атомни часовници – до степен да може да се инсталира в смартфони, което ще позволи на комуникацията и навигацията да направят голяма крачка напред по отношение на скоростта и точността.

Устройството е създадено от изследователи от Мичиганския университет. В основата си то представлява MEMS (микроелектромеханична система). Часовникът е по-малък от кубче захар, което е в рязък контраст с лабораторните атомни часовници с размерите на шкаф.

Разработката се сравнява благоприятно и със съвременните електронни часовници, като например продуктите на SiTime. Нововъведението е по-просто и работи на базата на фундаментални закони на физиката, а не за сметка на сложни електронни схеми. Новият часовник използва вибрациите на силициева пластина с пиезоелектрична мембрана – това генерира основен сигнал за време. Пробивът е осигурен чрез допиране на силиция с фосфор, което прави материала физически устойчив на температурни промени и позволява на електрониката активно да коригира честотния дрейф.

Второто откритие е свързано с използването на вграден температурен сензор. Електрониката открива промените и автоматично регулира нагревателя и коригира физическите свойства на силициевия филм чрез електрическа промяна на неговата твърдост, което компенсира външните влияния. В температурния диапазон от -40 °C до +85 °C честотата е почти непроменена. След 8 часа работа отклонението е само 102 наносекунди, което при линейно скалиране за една седмица дава отклонение от малко над 2 микросекунди. Това е 100 пъти по-точно от съществуващите търговски MEMS осцилатори (например тези от SiTime).

В сравнение с атомен часовник разработката е с няколко порядъка по-малка точност от най-добрите лабораторни модели, но е сравнима със стабилността на миниатюрен атомен часовник, като същевременно заема десетки пъти по-малко място и консумира 10-20 пъти по-малко енергия. Атомните часовници изискват сериозна изолация от околната среда и имат висока консумация на енергия, което ги прави неподходящи за компактни устройства.

Разработката се финансира от DARPA, като целта е да се създаде часовник, който да се отклонява с не повече от 1 µs за една седмица. Такива часовници биха могли да променят из основи начина на работа на електрониката там, където няма GPS: в космоса и под водата. И накрая, ще стане възможно инсталирането на по-точни часовници в смартфоните, което ще гарантира подобрени скорости на предаване на пакети, които ще бъдат търсени в бъдеще с увеличаването на скоростта на предаване на данни.