Цей чіп - мініатюрна навігаційна система, що складається з семи різних пристроїв
Збройні сили різних країн, транспортні організації та морські судна у більшості випадків використовують навігаційні системи на базі американської Системи Глобального Позиціонування (Global Positioning System, GPS). Система GPS дозволяє досить точно встановити місце розташування, використовуючи спеціалізований чіп-приймач супутникових сигналів і досить простий мікропроцесор, що зробило супутникову навігацію доступною для будь-кого в даний час. Але що станеться, якщо раптово супутники GPS вийдуть з ладу або стануть недоступні в результаті електронної атаки противника? Відсутність GPS-навігації викличе деякі незручності для водіїв на дорозі, але для військових втрата здатності оперативного орієнтування на місцевості це може бути рівнозначна поразці. Тому безліч наукових організацій, в тому числі і Управління перспективних дослідницьких програм Пентагону DARPA, працюють над створенням навігаційних систем, здатних працювати в автономному режимі, не використовуючи ніяких зовнішніх сигналів.
Дослідники з Мічиганського університету, що працюють за замовленням управління DARPA, досягли значних успіхів у розробці тимчасово-інерційної навігаційної однокристальних системи (timing & inertial measurement unit, TIMU), яка містить все необхідне для визначення місцезнаходження в той час, коли сигнали GPS тимчасово недоступні. Мініатюрна однокристальна навігаційна система, дослідний зразок якої показано на наведеному вище знімку, містить три гіроскопа, три акселерометра і схему надзвичайно точних годин.
Всі ці пристрої, годинник, гіроскопи і акселерометри, матеріали та інженерні рішення були створені раніше в рамках DARPA під назвою Micro-PNT (Micro-Technology for Positioning, Navigation and Timing), основною метою реалізації якої є розробка різних вузлів, технологій, виробничих методів і нових матеріалів для створення високоточних інерційних навігаційних систем нового покоління.
Всі три типи даних, які виробляють датчики пристроїв однокристальних навігаційної системи, орієнтація в просторі, прискорення і час, забезпечують дуже точне визначення місцезнаходження транспортного засобу, який розпочав свій рух з пункту з заздалегідь відомими координатами.
Високий рівень деталізації й інтеграції різнорідних пристроїв у межах одного чіпа досягнуто за рахунок використання новітніх методів виробництва елементів чіпів та інноваційних матеріалів. Крім цього, всі датчики навігаційного чіпа, включаючи інерційні датчики і годинник реального часу, упаковані в тривимірному просторі, займаючи всього 10 кубічних міліметрів обсягу чіпа. Кожен з шести шарів чіпа має товщину близько 50 мікрон, що приблизно дорівнює товщині людського волоса, і кожен з цих шарів виконує свою окрему функцію, які врешті-решт забезпечують роботу інерційної навігаційної системи.
"Структура шарів датчиків і загальна об'єднує їх конструкція виготовлені з чистого кварцу" - розповідає Андрій Шкел (Andrei Shkel), куратор програми Micro-PNT з боку Micro-PNT, - "Міцність і низькі температурні коефіцієнти цього матеріалу роблять його ідеальним матеріалом для об'єднання в єдине ціле таких складних пристроїв. Вийшов у нас навігаційний чіп має такі маленькі габарити, що його можна буде використовувати не тільки в складі звичайних навігаційних систем, але і для управління рухом відносно невеликих боєприпасів, снарядів і ракет, і навіть мініатюрних роботів військового призначення".