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

芯片毀壞實驗

 

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

 

大學的教授Ali Hajimiri說：“當首次觀察到它受到打擊、然后自行恢復的時候，我們都覺得簡直不可思議！我似乎看到了集成電路的進化方向。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。”

 

時至當下，很多集成電路都因為個別的錯誤而癱瘓。加州理大學的工程師希望，讓電路像人類免疫系統一樣，具備自我修復的能力。快速對受到的攻擊進行反應，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生這結果。芯片中那些數量超過100，000的晶體管，才是最棘手的部分。我們不知道哪里會出錯，不過我們也沒必要事無巨細的去搞清楚。我們設計的系統，有能力讓所有的執行器達到最佳狀態，無需外接干預。”

 

Kaushik指出，自我修復主要為了應對四個問題。第一，生產中的變量，第二，長期的老化問題，第三，短期劇烈環境變化，最后，偶然事故的發生。

 

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用的，所以單一通道故障會使整個系統失效。每一個芯片都含有超過10萬個晶體管，它們并非同時工作。研究人員使用激光束破壞了大量的晶體管，然后讓系統進行重新校準，只要損壞部分沒有獲得任何的數據緩存，芯片就能夠找到替換路線并且繼續工作。在每個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受損并且進行相應的調整。如果傳統的微芯片可以與電路相提并論的話，那么這項新技術更類似于人類大腦。如果一條路線變得不可用，大腦就會發現新的方式來繼續傳遞信息。當然也有可能給系統帶來它無法恢復的災難性損害，但是擁有超過10萬種傳輸方式，這些微芯片能夠變得非常耐用。

 

其實我們可以看到這種自我修復的芯片在機器進化的過程中是一種非常吸引人的進步，但是它們確實缺少真正生物所具備的一種重要特征：隨著時間再生的能力。雖然加州理工學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。事實上微芯片尚不能完全完全類似于活體生物，但是這種事實不會減少這項發明的新穎性或者它的潛在用途。