自愈式智慧型晶片

加州理工學院工程和套用科學部高速積體電路實驗室的研究團隊,在小功率放大器里證明了這種集成晶片的自愈能力。 該放大器非常小,如一便士大小可容納76個晶片,卻包括自我修復所需要的一切。 研究人員說:“我們簡直是炸開了一半的放大器,汽化了許多成分,如電晶體,而它卻能夠恢復到接近理想的性能。

概述

自愈式智慧型晶片,即在故障狀態下可自行修復的智慧型晶片。美國加州理工學院的工程師團隊開發出一種可自愈的集成晶片,可在微秒之間,對智慧型手機和電腦中從電池到總電晶體等故障自行修復。相關研究成果刊登在最新一期《IEEE微波理論與技術》期刊上。
加州理工學院工程和套用科學部高速積體電路實驗室的研究團隊,在小功率放大器里證明了這種集成晶片的自愈能力。該放大器非常小,如一便士大小可容納76個晶片,卻包括自我修復所需要的一切。最引人注目的是,他們在實驗室通過高功率的雷射對其震擊多次,摧毀了晶片的各個部分,然後,在約不到一秒鐘的時間內,觀察到該集成晶片自動形成一個應急措施。
研究人員說:“我們簡直是炸開了一半的放大器,汽化了許多成分,如電晶體,而它卻能夠恢復到接近理想的性能。這次系統啟動且自我修復真是令人難以置信。”

原理

迄今為止,即使是某個單一的故障往往會使得積體電路晶片完全報廢。被賦予的積體電路晶片的自愈能力,類似於我們人類自身的免疫系統,能夠檢測和快速回響任何可能受到的攻擊,以保持系統的最佳工作狀態。他們設計的功率放大器採用大量強健的晶片感測器,用來監視溫度、電流、電壓和功率。這些感測器把檢測到的信息送入在同一晶片上的一個專用積體電路(ASIC)單元,即系統“大腦”的中央處理器。“大腦”分析放大器的整體性能,並確定是否需要調整系統晶片變化部分的執行器。
該晶片的“大腦”不會基於對每一個可能的情況回響出的算法進行操作,而是對基於感測器的總體回響做出結論。研究人員說:“你明確晶片想要的結果,讓它計算出如何產生這些結果。所面臨的挑戰是,每個晶片上有10萬多個電晶體,我們不了解所有發生錯誤的各種不同情況,而我們也不需要知道這些。在無需外部干預的狀態下,以通用的方式設計的系統足夠發現所有驅動器的最優狀態。”

套用

這個具有自愈能力的高頻率集成晶片,代表了該領域研究的最前沿,可用於下一代移動通信、感測器、成像和雷達應用程式,甚至有望擴展到幾乎任何其他的電子系統之中。

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