增材制造將生產(chǎn)成本降低90%。

戴安娜?甘齊娜（Diana Gamzi-na）正在努力大幅降低毫米波功率放大器的價(jià)格。真空電子設(shè)備可用于與遙遠(yuǎn)的空間探測(cè)器通信，也可用于需要最高可用數(shù)據(jù)速率的其他應(yīng)用。

一臺(tái)放大器的成本可高達(dá)百萬(wàn)美元，因?yàn)樗枰杀靖甙旱?a target="_blank">高精度制造和手工裝配，而甘齊娜的初創(chuàng)公司Elve正在利用先進(jìn)材料和新型制造技術(shù)降低單價(jià)。

甘齊娜說(shuō)，使用傳統(tǒng)制造工藝生產(chǎn)一臺(tái)放大器可能需要一年，但Elve生產(chǎn)一臺(tái)放大器卻只需一周。Elve的流程讓售價(jià)降到了通常價(jià)格的10%左右，使公司更容易進(jìn)入大批量市場(chǎng)。

這家初創(chuàng)公司于2020年6月成立，生產(chǎn)價(jià)格便宜、可實(shí)現(xiàn)光纖品質(zhì)的無(wú)線連接系統(tǒng)，甘齊娜稱之為“Elve高速互聯(lián)”。她說(shuō)，公司的名字是指大氣中的光發(fā)射和電磁脈沖源引起的極低頻擾動(dòng)。可以將Elve看作是在地球上層大氣中閃閃發(fā)光的扁平圓環(huán)。它們出現(xiàn)的時(shí)間只有幾毫秒，卻可發(fā)展到320公里寬。

Elve總部位于加州戴維斯市，擁有12名員工和幾名顧問(wèn)。

IEEE高級(jí)會(huì)員甘齊娜憑借其在放大器方面的工作榮獲了IEEE電子器件協(xié)會(huì)頒發(fā)的2022年真空電子青年科學(xué)家獎(jiǎng)。在2022年于加州蒙特雷舉行的IEEE國(guó)際真空電子大會(huì)上，她被授予了該獎(jiǎng)。

“甘齊娜博士的創(chuàng)新和對(duì)行業(yè)的貢獻(xiàn)是非凡的。”IEEE會(huì)員、大會(huì)主席杰克?圖切克（Jack Tucek）在該獎(jiǎng)項(xiàng)的新聞發(fā)布會(huì)上表示。

擴(kuò)大市場(chǎng)

除了經(jīng)營(yíng)自己的公司，甘齊娜還是加州門洛帕克斯坦福直線加速器中心（SLAC）的在職科學(xué)家，這是一家由斯坦福大學(xué)運(yùn)營(yíng)的美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。甘齊娜正是在這一職位上著手與業(yè)內(nèi)代表探討如何擴(kuò)大高性能毫米波放大器的市場(chǎng)。

在討論中，她發(fā)現(xiàn)降低價(jià)格是關(guān)鍵。

“客戶要為每臺(tái)設(shè)備支付25萬(wàn)到100萬(wàn)美元。”她說(shuō)，“聽到這些數(shù)字時(shí)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)為什么人們認(rèn)為這種價(jià)格水平在任何地方都難以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)增長(zhǎng)。”

Elve公司的毫米波功率放大器系統(tǒng)重4千克，尺寸為23厘米×15厘米×8厘米，由28伏直流電輸入總線供電。該放大器系統(tǒng)的核心是一組行波管（TWT）。行波管是真空電子器件的一個(gè)子集，可以在頻帶較寬的頻率上將電磁信號(hào)放大超過(guò)100倍。甘齊娜說(shuō)，行波管通常用于通信和雷達(dá)成像應(yīng)用。

行波管可接收毫米波信號(hào)，并使其“與高能電子束相互作用，讓信號(hào)從電子束中獲得能量。這就是信號(hào)放大。”甘齊娜說(shuō)，“就某些方面而言，這個(gè)概念很簡(jiǎn)單，但需要在射頻設(shè)計(jì)、制造、真空科學(xué)、電子發(fā)射和熱管理方面的出色配合才能使其發(fā)揮作用。”

Elve的毫米波放大器可實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的通信，創(chuàng)建長(zhǎng)距離地對(duì)地鏈路。

甘齊娜說(shuō)：“這樣一來(lái)，我們就可以發(fā)送大量數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率，可媲美光纖或激光類通信設(shè)備。其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，放大器在最惡劣的天氣條件下也能工作。”

她表示，Elve放大器初始的市場(chǎng)是通信領(lǐng)域，尤其是回程鏈路，即基站和核心網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施之間的連接。

“我們的最終目標(biāo)是進(jìn)入地面市場(chǎng)，這樣放大器就可以安裝在手機(jī)塔上，在世界各地的偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)高速通信。”甘齊娜說(shuō)。

該公司還計(jì)劃開發(fā)用于成像和雷達(dá)應(yīng)用的毫米波放大器。

學(xué)習(xí)經(jīng)營(yíng)初創(chuàng)公司

甘齊娜在Elve的工作與她在SLAC實(shí)驗(yàn)室的研究相關(guān)，也和她之前在加州大學(xué)戴維斯分校毫米波研究小組擔(dān)任開發(fā)工程師時(shí)所做的工作有關(guān)。在那里，她研究了太赫茲頻率下工作的真空設(shè)備，這些設(shè)備被用作了粒子加速器、廣播發(fā)射機(jī)、工業(yè)加熱、雷達(dá)系統(tǒng)和通信衛(wèi)星的電源。

她還領(lǐng)導(dǎo)了增材制造技術(shù)的研究項(xiàng)目，擁有3項(xiàng)與真空電子器件制造相關(guān)的美國(guó)專利。

為了學(xué)習(xí)如何創(chuàng)辦公司，她在斯坦福大學(xué)學(xué)習(xí)了一門相關(guān)課程，還參加了全球創(chuàng)業(yè)加速器4thy為創(chuàng)業(yè)者提供的為期10周的培訓(xùn)課程。她說(shuō)，年少時(shí)在父親的液壓設(shè)備制造公司幫忙時(shí)也學(xué)到了一些東西。

甘齊娜稱，對(duì)許多初創(chuàng)公司而言，籌集資金維持業(yè)務(wù)很困難，但對(duì)Elve來(lái)說(shuō)卻并非如此。

“我們有良好的市場(chǎng)吸引力、優(yōu)秀的產(chǎn)品和出色的團(tuán)隊(duì)。”她說(shuō)，“人們對(duì)我們正在做的事情很感興趣。”

她表示，公司的增長(zhǎng)速度如此之快是一個(gè)問(wèn)題，可能很難擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

她說(shuō)：“制作成百上千個(gè)這樣的產(chǎn)品是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，甚至很難理解。但我們已經(jīng)準(zhǔn)備好從目前的狀態(tài)大步邁入下一個(gè)階段。”