Хабрахабр

[Перевод] У iPhone нашли аллергию на гелий

Эрик Вулдридж – специалист по сложным системам в Госпитале Морриса близ Чикаго. Такую историю услышишь не каждый день. Потом у людей начали глючить Apple Watches. Когда он устанавливал новую машину для МРТ от GE Healthcare, ему начали поступать жалобы на неработающие телефоны.

Но ЭМ-импульс вывел бы из строя и медицинское оборудование больницы – а при этом всё работало прекрасно! «Я сразу же подумал о том, что МРТ испускает какое-то электромагнитное излучение, в результате которого у нас может появиться множество проблем». Кроме того, этот инцидент распространился довольно широко, повлияв на работу 40 различных устройств. Он начал изучать этот вопрос, и выяснил, что абсолютно все устройства, пострадавшие в результате этого случая, были сделаны в Apple – при этом телефон на базе ОС Android самого техника прекрасно работал. Как и Эрик. Что за чертовщина?
На своём веку я повидал множество странных глюков, но никогда не слышал ни о чём подобном. Большая часть полностью вышла из строя. «Устройства вели себя довольно странно. Другие устройства включались, но у них были проблемы с сотовым сигналом. Я подключал их в розетку, и не видел никаких признаков того, что они заряжаются. WiFi работал быстро и чётко, но сотовая связь была через раз».

Он провёл расследование и обнаружил утечку гелия, который затем распространился по зданию. Тогда он написал пост на Reddit о своей проблеме, и другие сисадмины начали рассуждать на тему того, что эту проблему может вызвать жидкий гелий, используемый для охлаждения МРТ.

За 5 часов улетучилось порядка 120 литров жидкого гелия. «Я обнаружил, что утечка гелия произошла, когда новый магнит готовили к охлаждению. Комната с МРТ не принадлежит к системе с изолированным отоплением и вентиляцией, поэтому воздух из неё перемешивается с воздухом большей части здания. У машины был вентиль, который работал, но, вероятно, давал утечку. Переходя из жидкого в газообразное состояние, гелий расширяется в 750 раз, так что в итоге у нас было очень много гелия (90 000 литров)». Мы не знаем, какая часть гелия утекла наружу, а какая попала внутрь. Готов поспорить, что в тот день голоса медсестёр звучали выше!

«У нас было несколько ненормально ведущих себя устройств. После первоначального инцидента устройства начали медленно восстанавливаться, но не смогли сделать это полностью. У одного телефона были серьёзные проблемы с ремонтом, а некоторые умные часы продолжали работать, за исключением проблем с сенсорным экраном (даже через несколько дней после этого)».

«Пострадали айфоны версии 6 и выше, а также Apple Watches версии 0 и выше. Он рассортировал устройства по типу. Вопрос был в следующем: что такого случилось, из-за чего сломались только устройства от Apple?» Нам известно о наличии одного iPhone 5 в здании в тот день, и это на него никак не повлияло.

Это одни из самых маленьких механических устройств в мире. Это подогрело мой интерес, и я связался с друзьями, работающими на производстве микроэлектромеханических систем (МЭМС). Сначала у меня появилась теория (совпавшая с мнением одного из пользователей Reddit), что молекулы гелия, будучи достаточно маленькими, проникли в эти чипы и стали мешать работе механических частей. В каждом телефоне есть гироскопы и акселерометры с элементами размеров порядка микрометра толщиной.

перев.]. Но у этой идеи есть две проблемы: во-первых, не только в Apple используют МЭМС-гироскопы – они есть в каждом телефоне [не в каждом, но во многих / прим. Возможно, в iOS есть баг, из-за которого происходит отказ системы при получении неверных данных от гироскопа? Почему не пострадали телефоны на базе ОС Android? Кроме того, айфоны версий меньше 6 не пострадали. Но ситуация влияла и на Apple Watche, а у них своя собственная система, WatchOS. Маловероятно, что это был новый баг в ПО, влиявший одновременно на iOS и на WatchOS.


Внутри МЭМС-гироскопа iPhone 4

В сердце каждого электронного устройства находятся часы. Что ещё могло быть причиной? Когда их впервые придумали, это позволило создавать первые кварцевые часы. Обычно это кварцевые осцилляторы (генераторы), кристаллы, вибрирующие с определённой предсказуемой частотой – обычно 32 кГц. Теперь эти частотные генераторы находятся в основе любого электронного устройства.

CPU не работает. Без часов система замирает. Часы – это сердцебиение современного устройства.

Они не очень хорошо отсчитывают время при высоких (и низких) температурах, и они имеют относительно большие размеры – порядка 1×3 мм. Но у кварцевых осцилляторов есть определённые проблемы. И в поисках всё более мелких реализаций устройств, компания Apple недавно начала использовать МЭМС-осцилляторы компании SiTime для замены кварцевых компонентов.


МЭМС-акселерометр под электронным микроскопом

И если какое-то МЭМС-устройство и подвержено действию гелия, это может быть наш виновник! Конкретно они используют SiT512, «самый маленький по размеру и энергозатратам осциллятор на 32 кГц в мире».

«Я поместил iPhone 8 Plus в герметичный пакетик и заполнил его гелием. Отказавший осциллятор похож на описанные Эриком симптомы, воспроизведённые им в эксперименте. Я оставил дисплей включённым и запустил таймер. Это было не очень реалистично, поскольку те айфоны подвергались воздействию меньших концентраций, однако эксперимент всё равно поддерживает идею о том, что гелий может вывести устройство из строя. Ничего безумного не происходит – часы просто останавливаются, и всё. После 8 минут и 20 секунд телефон завис. Экран остаётся включённым».

Мой iPhone 8 продержался порядка 4 минут в гелиевой атмосфере перед тем, Как полностью отключиться. Я смог повторить эксперимент в нашей лаборатории.

В инструкции к телефону и часам от Apple сообщается о подобной проблеме:

Если ваше устройство подверглось такому воздействию и демонстрирует такие симптомы, или не включается, его обычно можно восстановить. Нельзя подвергать iPhone воздействию сред, содержащих высокую концентрацию промышленных химикатов, и подносить его к испаряющимся сжиженным газам типа гелия – это можно повредить или ухудшить работу телефона. Гелий должен полностью уйти из устройства, а батарея должна полностью разрядиться. Оставьте его без подключения к кабелю зарядки и дайте проветриться в течение недели. Затем телефон можно снова включать. Через неделю подключите устройство напрямую в зарядное устройство и дайте зарядиться в течение часа.

Судя по всему, SiTime уже достаточно долго работает над этой проблемой. Водород и гелий чрезвычайно сложно удерживать из-за малого размера их молекул. В их FAQ я обнаружил следующее: «Насколько эффективен герметичный корпус МЭМС-осцилляторов?»

Более современные EpiSeal непроницаемы для всех мелкомолекулярных газов. На предыдущие поколения резонаторов EpiSeal могли повлиять высокие концентрации газов с мелкими молекулами. Свяжитесь с SiTime, если вы планируете использовать наше устройство вблизи больших концентраций мелкомолекулярных газов, чтобы мы могли порекомендовать вам подходящую запчасть.

Дэвид Альмослино, старший директор по корпоративному маркетингу, подтвердил наличие такой проблемы. Я заинтересовался, повлияет ли газ на другие типы МЭМС-устройств, и я связался с компанией InvenSense Motion, производящей чип для стабилизации изображения для Pixel 3. Гелий может просачиваться через соединённые оплавлением подложки и увеличивать давление в полостях. Он рассказал мне, что их продукция «может в какой-то мере быть подвержена воздействию гелия. В гироскопах гелий может привести к разбалансировке, из-за чего осцилляции могут временно прекратиться. Гелий может временно ухудшить абсолютную точность наших датчиков давления. Но все наши продукты должны восстановить работоспособность после того, как их уберут из богатой гелием среды». В акселерометрах гелий мало чему может навредить.

Однако производители кремниевых чипов хорошо знакомы с этой проблемой и делают всё возможное для её минимизации. Конечно, вы никогда не слышали об этом раньше потому, что подобные ситуации возникают довольно редко. Дэвид сказал мне, что «утечка гелия – довольно стандартное испытание для МЭМС, которое проводят большинство компаний для оценки герметичности».

Молекулы гелия, будто невероятно мелкие песчинки, способны проникнуть в устройство, остановить часы, и временно превратить ваш телефон в пресс-папье. Вот в чём всё дело!

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть