能自我修復的芯片將應用于智能手機和電腦

加州理工大學的一組工程師表示，他們現(xiàn)在可以憧憬這樣的智能手機和電腦芯片：它們不僅能自我防護，還能自我修復，那樣就算遇到了麻煩(比如晶體管徹底失效)，也能在短短幾微秒內(nèi)恢復如初。

科學家們聲稱，他們利用高功率激光徹底破壞了能夠自我修復的芯片的不同部分——這些芯片在使用功率放大器，然后看到這些芯片居然在不到1s內(nèi)，就能自動想出變通辦法，繞開受到破壞的元件。

加州理工大學的電氣工程教授阿里?哈吉米里(Ali Hajimiri)在一項聲明中說：“系統(tǒng)頭一次做到了能夠自我修復，這真是讓人難以置信。”

“讓人覺得我們親眼見證了集成電路發(fā)展歷程中的下一步。我們實際上完全搞壞了一半的放大器，摧毀了芯片的許多部件(如晶體管)，但是芯片還是能夠恢復到性能幾乎毫發(fā)未損的完美狀態(tài)。”

據(jù)加布里埃爾咨詢集團(Gabriel Consulting Group)的分析師丹?奧爾茲(Dan Olds)聲稱，平板電腦、智能手機和筆記本電腦中能夠自我修復的芯片將是IT業(yè)的一大進展。

奧爾茲說：“這項新技術可以繞開出現(xiàn)故障或逐漸損耗的內(nèi)部元件，從而有助于讓性能維持在很高的水平。但是為這項功能編制程序，并且大規(guī)模實施可能是一項難度很大、成本很高的任務。研究人員已啟動了一個演示性項目，但是離將這種芯片做入到任何實際設備中還有很長一段距離。”

他還特別指出，如今高端服務器上已經(jīng)有能夠自我修復的系統(tǒng)。奧爾茲說：“這些系統(tǒng)在遇到了任何硬件或軟件錯誤后可以照常工作，或者遇到故障后很快就能恢復如初。這通常是借助讓系統(tǒng)取消失效部件的配置或者開始使用系統(tǒng)中的備用零件來實現(xiàn)的。在我看來，加州理工大學的那些科研人員在芯片層面而不是在系統(tǒng)層面運用這些概念。”

具體的工作原理

據(jù)加州理工大學聲稱，科學家們使用了眾多的芯片傳感器，這些傳感器可以不斷監(jiān)測溫度、電流、電壓和電力。然后，這些傳感器把這些信息饋送到中央處理器，中央處理器負責分析設備的性能，并估算有沒有什么元件需要修復的。

然而，中央處理器并不使用之前被告知如何應對每一種可能出現(xiàn)的問題的算法。要預測每一種可能出現(xiàn)的問題，難度很大，甚至根本就不可能。相反，處理器被設計成得出自己的結論。

加州理工大學的研究生兼這個項目的研究人員斯蒂文?鮑爾斯(Steven Bowers)說：“你把自己需要的結果告訴芯片，讓芯片搞清楚如何得到那些結果。面臨的難題在于，每塊芯片上都有10多萬個晶體管。我們不知道可能會出岔子的所有不同晶體管元件，我們也不需要知道。我們以一種足夠一般化的方式設計了系統(tǒng)，那樣它可以在任何情形下，為芯片的所有致動器(actuator)找到最佳狀態(tài)，不需要外界的干預。”

研究人員在20塊不同的芯片上研究了這項自我修復技術后發(fā)現(xiàn)，具有自我修復功能的放大器其耗電量大約只有沒有自我修復功能的放大器的一半。

哈吉米里說：“把這種類型的電子免疫系統(tǒng)引入到集成電路芯片，這帶來了廣闊的前景。這是我們看待電路及其獨立運行能力的方式真正發(fā)生了重大變化。現(xiàn)在，芯片能夠診斷并修復自己的問題，不需要人類的任何干預，這向不可毀滅的電路邁進了一步。”