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绝对的神话,可自行恢复的 IC 技术!

IC芯片自动恢复的工作原理

时至当下,很多集成电路都因为个别的错误而瘫痪。加州理大学的工程师希望,让电路像人类免疫系统一样,具备自我修复的能力。快速对受到的攻击进行反应,保持整体功能不受影响。他们设计的功率放大器含有众多传感器,分别监视温度、电压、功率和电流。

加州理工大学的工程师使用激光对芯片进行打击。芯片可以在晶体管遭受完全破坏后恢复过来。下面这个图片由扫描电子显微镜拍摄。

芯片毁坏实验加州理工大学(Caltech)开发了一种可以自我修复的芯片。研发团队成员为高速集成电路实验室的工程师,他们用微型功率放大器(power amplifier)展示自愈技术。这个放大器特别的小。实际上,芯片内所有必要的部件加起来,都只有一枚硬币那么大。实验室里最惊心动魄的工作是摧毁,工程师用激光轰击芯片多次,摧毁不同的部分,然后观察到芯片到芯片能在一秒钟内自动恢复工作。大学的教授Ali Hajimiri说:“当首次观察到它受到打击、然后自行恢复的时候,我们都觉得简直不可思议!我似乎看到了集成电路的进化方向。我们损毁了放大器的一半,并弄坏了很多部件,比如晶体管,可是它居然能够自行恢复有效运行。”时至当下,很多集成电路都因为个别的错误而瘫痪。加州理大学的工程师希望,让电路像人类免疫系统一样,具备自我修复的能力。快速对受到的攻击进行反应,保持整体功能不受影响。他们设计的功率放大器含有众多传感器,分别监视温度、电压、功率和电流。这些信息将传入定制的特别应用集成电路中(ASIC)。ASIC相当于芯片的大脑,它评估放大器的整体性能,并决定是否需要对系统执行器调整。芯片的大脑并不基于逻辑运行,传感器的整体回馈才是决策的依据。实验室的Steven Bowers解释到:“你告诉芯片你想要的结果,然后让它去决定如何产生这结果。芯片中那些数量超过100,000的晶体管,才是最棘手的部分。我们不知道哪里会出错,不过我们也没必要事无巨细的去搞清楚。我们设计的系统,有能力让所有的执行器达到最佳状态,无需外接干预。”Kaushik指出,自我修复主要为了应对四个问题。第一,生产中的变量,第二,长期的老化问题,第三,短期剧烈环境变化,最后,偶然事故的发生。信息在微芯片中传递的通道有数千条,但是由于每一条都是专用的,所以单一通道故障会使整个系统失效。每一个芯片都含有超过10万个晶体管,它们并非同时工作。研究人员使用激光束破坏了大量的晶体管,然后让系统进行重新校准,只要损坏部分没有获得任何的数据缓存,芯片就能够找到替换路线并且继续工作。在每个芯片上特定用途集成电路(ASIC)处理器的帮助下,这种系统能够了解哪条路线受损并且进行相应的调整。如果传统的微芯片可以与电路相提并论的话,那么这项新技术更类似于人类大脑。如果一条路线变得不可用,大脑就会发现新的方式来继续传递信息。当然也有可能给系统带来它无法恢复的灾难性损害,但是拥有超过10万种传输方式,这些微芯片能够变得非常耐用。其实我们可以看到这种自我修复的芯片在机器进化的过程中是一种非常吸引人的进步,但是它们确实缺少真正生物所具备的一种重要特征:随着时间再生的能力。虽然加州理工学院的这种微芯片能够承受重大损伤并且找到解决的方法,但是激光灼烧的截面在数年以后仍然是被灼烧后的状态。事实上微芯片尚不能完全完全类似于活体生物,但是这种事实不会减少这项发明的新颖性或者它的潜在用途。

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