211service.com
Mikrochip tilpasser sig til alvorlige skader
Caltech-forskere har demonstreret et komplekst integreret kredsløb, der overlever betydelig skade ved at omkonfigurere den måde, det behandler information på.
Affyring: Et scanningselektronmikroskopbillede viser skader forårsaget af et kredsløb af en laser.
Chippen reparerer ikke fysisk fejl; den bruger en anden processor til at finde på nye måder at udføre en opgave på på trods af skaden. Chippen kan også programmeres til at prioritere energibesparelser eller hastighed. Ali Hajimiri , Caltech-professoren i elektroteknik, der ledede arbejdet, siger, at chips, der justerer deres egen præstation i farten, også kunne yde bedre under almindelige omstændigheder.
Selvhelbredende kredsløb kan være modstandsdygtige over for produktionsfejl, og de kan modstå skader forårsaget af høje temperaturer eller den forringelse, der følger med aldring. Det kan betyde mere robust militært kommunikationsudstyr og bærbar forbrugerelektronik, der kan tåle tæsk.
Hajimiris gruppe er den første til at demonstrere denne form for evne i et komplekst integreret kredsløb - i dette tilfælde en effektforstærker, en type kredsløb, der behandler signaltransmission i mobiltelefoner og andre telekommunikationsenheder. Den selvhelbredende chip består af 100.000 transistorer, flere typer sensorer og en ekstra indlejret processor, der overvåger kredsløbets ydeevne og kører algoritmer for at vurdere, hvordan det kan forbedres.
I arbejde offentliggjort i denne måned i tidsskriftet IEEE-transaktioner om mikrobølgeteori og -teknikker , viste Caltech-gruppen, at kredsløb udstyret med det selvhelbredende system fortsætter med at fungere, selv efter at kredsløbet gentagne gange er blevet sprængt med en laser for at slå omkring halvdelen af transistorerne ud. Det tager kun snesevis af millisekunder at tilpasse sig skaden. Et kredsløb, der ikke var udsat for dette angreb, var i stand til at forbruge 50 procent mindre strøm end et almindeligt kredsløb ved at omkonfigurere sig selv for maksimal effektivitet.
Den sekundære processor, der gør disse resultater mulige, overvåger kredsløbet ved at køre et program, der analyserer sensordata om temperatur, spænding, strøm, effekt og mere. Den kan programmeres til at optimere disse parametre til et bestemt resultat - for eksempel for at maksimere renheden eller effekten af det signal, der produceres af forstærkeren. Programmet finder derefter ud af, hvordan man ændrer kredsløbet for bedst at nå dette mål. Det er muligt at ændre den spænding, der påføres bestemte transistorer i kredsløbet, eller at ændre den måde, signaler ledes gennem det for at undgå et beskadiget område. Hajimiri siger, at kredsløbet har omkring 250.000 mulige stater.
Hajimiri siger, at det burde være muligt at anvende dette koncept på enhver form for kredsløb, uanset funktionen. I effektforstærkerens demonstration optager det selvhelbredende system ikke noget ekstra område, fordi den sekundære processor er placeret nedenunder.
Konceptet kunne frigøre chipdesignere fra at skulle sikre sig, at kredsløb kan modstå sjældne hændelser som ekstreme temperaturer, spændingsudsving eller interferens. Evnen til at gøre det koster normalt en ydeevne.
Du kan designe en chip, der vil køre i disse worst-case scenarier, men det meste af tiden er det ikke det værste tilfælde, og du kan køre hurtigere eller med mindre strøm det meste af tiden, siger Subhasish Mitra , en professor i datalogi ved Stanford University, som ikke var involveret i arbejdet. Da siliciumtransistorer bliver stadig mere aggressivt miniaturiseret, siger Mitra, vil producenter have brug for kredsløbsdesignere for at give mere pålidelighed.
Indtil for nylig frarådede økonomien denne form for design, siger Thomas H. Lee , der leder Stanford Microwave Integrated Circuits Laboratory. Men det bliver meget sværere at lave et godt stykke arbejde med at fremstille chips, og jeg tror, at indlejrede reparationssystemer vil blive almindelige.