原地满血复活的芯片

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会原地满血满状态复活的东西本来就很少，而我们也更加不会把这种逆天属性和集成电路芯片联系在一起。但是，科学家们近日就真的创造出了一枚具备自我修复功能的集成电路芯片。
制造出这枚芯片的是来自加州理工学院工程与应用科学部的高速集成电路实验室的工程师们，他们使用自己的神奇芯片制作了一个小小的功率放大器。这些芯片体积非常小，小到一组76块芯片（这组芯片组成了可自我修复的功率放大器）可以全部挤在硬币大小的空间内。随后，这些科学家用高能激光破坏了功率放大器中的多个组件。就在1秒之内，功率放大器恢复了正常工作。
% S- d+ e: I  S/ k9 t “这太不可思议了，第一次有电子系统能够在遭受损坏后自我修复。我们感到自己是集成电路迈入新时代的见证人。”加州理工学院的电气工程教授阿里·哈吉米瑞（Ali Hajimiri）骄傲地说：“我们破坏了功率放大器的多个组件，比如晶体管，但这个系统马上又恢复工作了。”
1 m1 e) S, L5 I& G: T, L就目前的集成电路而言，系统内只要有小小的一环出现故障，往往就会导致整个设备报废。而这些加州理工的工程师认为，集成电路应该能够效仿生物的免疫系统，在问题出现时迅速探测问题根源并采取补救措施，以确保大系统的正常工作。在这个能够自我恢复的功率放大器内，工程师放置了大量的片上传感器，这些传感器的作用便是严格检测所辖部位的温度、电流、电压及电源供应情况。传感器收集的信息会被汇总至位于同一个芯片的定制专用集成电路（ASIC）上。这是芯片的中央处理器，就好比生物的大脑，它会根据收集到的信息决定是否要调整系统内的制动器。
值得一提的是，这个“大脑”并不是根据某套算法来决定自己应当就收集到的信息做出如何反应，而是根据传感器的指令行事。“传感器直接告诉中央处理器该怎么做，中央处理器只需规划如何达到它被要求的目的。” 哈吉米瑞实验室的研究生史蒂夫·鲍尔斯（Steven Bowers）是这项研究的主要成员之一，他说道：“难点在于每个芯片上都有超过十万个枚晶体管，我们无法对每一种可能情况进行试验以确保设备反应正常。但是我们没必要这么做，因为我们设计了一套能够在任何情况下给出最优处理方式的系统。系统可以完全自主运作，无需外部介入。”
, Q# z6 f+ E+ Q研究团队发现，具备自我修复功能的功率放大器比那些传统功率放大器要节能一半左右，可性能却又更加稳定，还可以应对突发故障。“我们的研究结果能够解决4个完全不同类别的设备故障。”同为哈吉米瑞实验室研究生的卡西克·达斯古普塔（Kaushik Dasgupta）也参与了这个项目，“首先是组件变化导致的设备故障；然后是长时间反复使用造成的设备老化；再者是外部环境变化，比如负荷、温度、电压不同所引起的短期设备故障；最后是电路因某些主客观原因受损导致的设备故障。”
研究团队选择通过毫米波频率的功率放大器来展示自己的研究结果，这种高频集成芯片本身就是被研究的前沿，它能被应用在下一代的通信、成像、传感和无线电探测之中。这套自我修复芯片能够被应用在如此先进的系统中，研究团队也希望其他电子系统都能试试他们的研究成果。
1 U6 q4 A$ `: s& {" B# w, G5 t* u“通过让集成电路芯片具备免疫系统，我们打开了一扇充满可能性的大门，”哈吉米瑞表示：“我们对于集成电路和它独立运行能力的认识要完全改变。它们有能力在人类不介入的情况下自我判断故障所在并完成修复，从某种意义上说，这种设备就是坚不可摧的。”
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文章编译自：Caltech Creating Indestructible Self-Healing Circuits
$ I; e& o2 Q+ K7 A. d作者：Kimm Fesenmaier

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