加州理工大學(xué)的工程師使用激光對芯片進(jìn)行打擊。芯片可以在晶體管遭受完全破壞后恢復過(guò)來(lái)。下面這個(gè)圖片由掃描電子顯微鏡拍攝。

芯片毀壞實(shí)驗

 

加州理工大學(xué)(Caltech)開(kāi)發(fā)了一種可以自我修復的芯片。研發(fā)團隊成員為高速集成電路實(shí)驗室的工程師，他們用微型功率放大器(power amplifier)展示自愈技術(shù)。這個(gè)放大器特別的小。實(shí)際上，芯片內所有必要的部件加起來(lái)，都只有一枚硬幣那么大。實(shí)驗室里最驚心動(dòng)魄的工作是摧毀，工程師用激光轟擊芯片多次，摧毀不同的部分，然后觀(guān)察到芯片到芯片能在一秒鐘內自動(dòng)恢復工作。

 

大學(xué)的教授A(yíng)li Hajimiri說(shuō)：“當首次觀(guān)察到它受到打擊、然后自行恢復的時(shí)候，我們都覺(jué)得簡(jiǎn)直不可思議！我似乎看到了集成電路的進(jìn)化方向。我們損毀了放大器的一半，并弄壞了很多部件，比如晶體管，可是它居然能夠自行恢復有效運行。”

 

時(shí)至當下，很多集成電路都因為個(gè)別的錯誤而癱瘓。加州理大學(xué)的工程師希望，讓電路像人類(lèi)免疫系統一樣，具備自我修復的能力?？焖賹κ艿降墓暨M(jìn)行反應，保持整體功能不受影響。他們設計的功率放大器含有眾多傳感器，分別監視溫度、電壓、功率和電流。這些信息將傳入定制的特別應用集成電路中(ASIC)。ASIC相當于芯片的大腦，它評估放大器的整體性能，并決定是否需要對系統執行器調整。

 

芯片的大腦并不基于邏輯運行，傳感器的整體回饋才是決策的依據。實(shí)驗室的Steven Bowers解釋到：“你告訴芯片你想要的結果，然后讓它去決定如何產(chǎn)生這結果。芯片中那些數量超過(guò)100，000的晶體管，才是最棘手的部分。我們不知道哪里會(huì )出錯，不過(guò)我們也沒(méi)必要事無(wú)巨細的去搞清楚。我們設計的系統，有能力讓所有的執行器達到最佳狀態(tài)，無(wú)需外接干預。”

 

Kaushik指出，自我修復主要為了應對四個(gè)問(wèn)題。第一，生產(chǎn)中的變量，第二，長(cháng)期的老化問(wèn)題，第三，短期劇烈環(huán)境變化，最后，偶然事故的發(fā)生。

 

信息在微芯片中傳遞的通道有數千條，但是由于每一條都是專(zhuān)用的，所以單一通道故障會(huì )使整個(gè)系統失效。每一個(gè)芯片都含有超過(guò)10萬(wàn)個(gè)晶體管，它們并非同時(shí)工作。研究人員使用激光束破壞了大量的晶體管，然后讓系統進(jìn)行重新校準，只要損壞部分沒(méi)有獲得任何的數據緩存，芯片就能夠找到替換路線(xiàn)并且繼續工作。在每個(gè)芯片上特定用途集成電路(ASIC)處理器的幫助下，這種系統能夠了解哪條路線(xiàn)受損并且進(jìn)行相應的調整。如果傳統的微芯片可以與電路相提并論的話(huà)，那么這項新技術(shù)更類(lèi)似于人類(lèi)大腦。如果一條路線(xiàn)變得不可用，大腦就會(huì )發(fā)現新的方式來(lái)繼續傳遞信息。當然也有可能給系統帶來(lái)它無(wú)法恢復的災難性損害，但是擁有超過(guò)10萬(wàn)種傳輸方式，這些微芯片能夠變得非常耐用。

 

其實(shí)我們可以看到這種自我修復的芯片在機器進(jìn)化的過(guò)程中是一種非常吸引人的進(jìn)步，但是它們確實(shí)缺少真正生物所具備的一種重要特征：隨著(zhù)時(shí)間再生的能力。雖然加州理工學(xué)院的這種微芯片能夠承受重大損傷并且找到解決的方法，但是激光灼燒的截面在數年以后仍然是被灼燒后的狀態(tài)。事實(shí)上微芯片尚不能完全完全類(lèi)似于活體生物，但是這種事實(shí)不會(huì )減少這項發(fā)明的新穎性或者它的潛在用途。