L'iPhone a trouvé une allergie à l'hélium

Vous n’entendez pas une telle histoire tous les jours. Eric Wooldridge est spécialiste des systèmes sophistiqués au Morris Hospital près de Chicago. Lorsqu'il a installé la nouvelle machine IRM de GE Healthcare, il a commencé à recevoir des plaintes concernant des téléphones cassés. Ensuite, les gens ont commencé à briser les montres Apple.

"J'ai immédiatement pensé que l'IRM émet une sorte de rayonnement électromagnétique, à la suite de quoi nous pouvons avoir de nombreux problèmes." Mais l'impulsion électromagnétique désactiverait également l'équipement médical de l'hôpital - et tout fonctionnait très bien! Il a commencé à étudier ce problème et a constaté que tous les appareils qui avaient souffert de cet incident étaient fabriqués par Apple - alors que le téléphone Android lui-même fonctionnait parfaitement. De plus, cet incident s'est propagé assez largement, affectant le fonctionnement de 40 appareils différents. Que diable?

Au cours de ma vie, j'ai vu de nombreux problèmes étranges, mais je n'ai jamais entendu parler de quelque chose comme ça. Comme Eric. «Les appareils se sont comportés de façon assez étrange. La plupart d'entre eux sont complètement hors service. Je les ai branchés sur une prise de courant et je n'ai vu aucun signe qu'ils chargeaient. D'autres appareils étaient allumés, mais ils avaient des problèmes avec le signal cellulaire. Le WiFi était rapide et clair, mais le cellulaire ne fonctionnait qu'une seule fois. »

Puis il a écrit un article sur Reddit à propos de son problème, et d'autres administrateurs système ont commencé à faire valoir que l'hélium liquide utilisé pour refroidir l'IRM pouvait causer ce problème. Il a mené une enquête et découvert une fuite d'hélium, qui s'est ensuite propagé à travers le bâtiment.



«J'ai découvert qu'une fuite d'hélium s'est produite lors de la préparation d'un nouvel aimant pour le refroidissement. En environ 5 heures, environ 120 litres d'hélium liquide ont disparu. La voiture avait une valve qui fonctionnait, mais qui fuyait probablement. Une salle avec une IRM n'appartient pas à un système avec chauffage et ventilation isolés, donc l'air qu'elle contient est mélangé à l'air de la plupart des bâtiments. Nous ne savons pas quelle partie de l'hélium s'est échappée et quelle partie a pénétré à l'intérieur. Passant d'un état liquide à un état gazeux, l'hélium se dilate 750 fois, donc au final nous avions beaucoup d'hélium (90 000 litres). » Je parie que ce jour-là les voix des infirmières sonnaient plus haut!

Après l'incident initial, les appareils ont commencé à récupérer lentement, mais n'ont pas pu le faire complètement. «Nous avions quelques appareils au comportement anormal. Un téléphone a eu de graves problèmes de réparation et certaines montres intelligentes ont continué de fonctionner, à l'exception de problèmes avec l'écran tactile (même quelques jours après). »

Il a trié les appareils par type. «Les iPhone de la version 6 et supérieure, ainsi que la version 0 et supérieure d'Apple Watches ont souffert. Nous sommes conscients de la présence d'un iPhone 5 dans le bâtiment ce jour-là, et cela ne l'a en aucun cas affecté. La question était: que s'est-il passé, à cause de quoi seuls les appareils Apple sont tombés en panne? »

Cela a alimenté mon intérêt et j'ai contacté des amis travaillant dans la production de systèmes microélectromécaniques (MEMS). Ce sont quelques-uns des plus petits appareils mécaniques au monde. Chaque téléphone possède des gyroscopes et des accéléromètres avec des éléments de tailles de l'ordre du micromètre d'épaisseur. Tout d'abord, j'avais une théorie (qui coïncidait avec l'avis de l'un des utilisateurs de Reddit) selon laquelle les molécules d'hélium, étant assez petites, ont pénétré ces puces et ont commencé à interférer avec le travail des pièces mécaniques.

Mais cette idée a deux problèmes: premièrement, non seulement Apple utilise des gyroscopes MEMS - ils sont dans chaque téléphone [pas dans tous, mais dans beaucoup / environ. trad.]. Pourquoi les téléphones Android ne fonctionnaient-ils pas? Peut-être y a-t-il un bogue dans iOS à cause duquel le système se bloque lors de la réception de données incorrectes du gyroscope? Mais la situation a également affecté Apple Watche, et ils ont leur propre système, WatchOS. De plus, les iPhones avec des versions inférieures à 6 n'ont pas été affectés. Il est peu probable qu'il s'agisse d'un nouveau bogue logiciel qui affectait à la fois iOS et WatchOS.


À l'intérieur du gyroscope MEMS iPhone 4

Quelle pourrait être la raison? Au cœur de chaque appareil électronique se trouve une montre. En règle générale, ce sont des oscillateurs à quartz (oscillateurs), des cristaux qui vibrent avec une certaine fréquence prévisible - généralement 32 kHz. Quand ils ont été inventés pour la première fois, cela a permis la création de la première montre à quartz. Désormais, ces générateurs de fréquence sont au cœur de tout appareil électronique.

Sans heures, le système se bloque. Le CPU ne fonctionne pas. Une montre est le rythme cardiaque d'un appareil moderne.

Mais les oscillateurs à quartz ont certains problèmes. Ils ne mesurent pas très bien le temps à des températures élevées (et basses), et ils sont relativement grands - de l'ordre de 1 × 3 mm. Et à la recherche d'implémentations d'appareils de plus en plus petites, Apple a récemment commencé à utiliser des oscillateurs SiTime MEMS pour remplacer les composants à quartz.


Accéléromètre MEMS au microscope électronique

Plus précisément, ils utilisent SiT512 , "le plus petit oscillateur de 32 kHz en taille et en consommation d'énergie au monde". Et si un appareil MEMS est exposé à l'hélium, ce pourrait être notre coupable!

L'oscillateur défaillant est similaire aux symptômes décrits par Eric dans l' expérience . «J'ai placé l'iPhone 8 Plus dans un sac scellé et l'ai rempli d'hélium. Ce n'était pas très réaliste, car ces iPhones ont été exposés à des concentrations plus faibles, mais l'expérience soutient toujours l'idée que l'hélium peut endommager l'appareil. J'ai laissé l'écran allumé et démarré la minuterie. Après 8 minutes et 20 secondes, le téléphone se fige. Il ne se passe rien de fou - l'horloge s'arrête, et c'est tout. L'écran reste allumé. "

J'ai pu répéter l'expérience dans notre laboratoire. Mon iPhone 8 a duré environ 4 minutes dans une atmosphère d'hélium avant de s'éteindre complètement.

Les instructions concernant le téléphone et la montre d'Apple signalent un problème similaire:

N'exposez pas l'iPhone à des environnements contenant une forte concentration de produits chimiques industriels et amenez-le à des gaz liquéfiés s'évaporant tels que l'hélium - cela peut endommager ou dégrader le téléphone. Si votre appareil a été exposé à cela et présente de tels symptômes, ou ne s'allume pas, il peut généralement être restauré. Laissez-le déconnecté du câble de charge et laissez-le aérer pendant une semaine. L'hélium doit complètement quitter l'appareil et la batterie doit être complètement déchargée. Après une semaine, connectez l'appareil directement au chargeur et laissez-le charger pendant une heure. Ensuite, le téléphone peut être rallumé.

L'hydrogène et l'hélium sont extrêmement difficiles à retenir en raison de la petite taille de leurs molécules. Apparemment, SiTime travaille sur ce problème depuis un certain temps. Dans leur FAQ, j'ai trouvé ce qui suit: "Quelle est l'efficacité du boîtier scellé des oscillateurs MEMS?"

Les générations précédentes de résonateurs EpiSeal pourraient être affectées par des concentrations élevées de gaz de petites molécules. Les EpiSeal plus modernes sont imperméables à tous les gaz de petites molécules. Contactez SiTime si vous prévoyez d'utiliser notre appareil à proximité de grandes concentrations de petites molécules afin que nous puissions vous recommander une pièce de rechange appropriée.

Je me suis demandé si le gaz affecterait d'autres types d'appareils MEMS, et j'ai contacté InvenSense Motion, la société qui produit la puce de stabilisation d'image pour Pixel 3. David Almoslino, directeur principal du marketing d'entreprise, a confirmé ce problème. Il m'a dit que leurs produits «pourraient être quelque peu affectés par l'hélium. L'hélium peut s'infiltrer à travers les substrats liés par fusion et augmenter la pression dans les cavités. L'hélium peut dégrader temporairement la précision absolue de nos capteurs de pression. Dans les gyroscopes, l'hélium peut entraîner un déséquilibre, c'est pourquoi les oscillations peuvent temporairement s'arrêter. L'hélium peut faire peu de mal dans les accéléromètres. Mais tous nos produits doivent récupérer après avoir été retirés de l'environnement riche en hélium. »

Bien sûr, vous n'en avez jamais entendu parler auparavant, car des situations comme celle-ci se produisent assez rarement. Cependant, les fabricants de puces en silicium connaissent très bien ce problème et font tout leur possible pour le minimiser. David m'a dit que "les fuites d'hélium sont un test assez standard pour les MEMS, que la plupart des entreprises effectuent pour les tests de fuite".

C'est tout l'intérêt! Les molécules d'hélium, comme des grains de sable incroyablement fins, peuvent pénétrer dans l'appareil, arrêter l'horloge et transformer temporairement votre téléphone en presse-papier.