“自愈式納米芯片飛船”有望在20年內(nèi)飛抵半人馬座阿爾法星

據(jù)外媒報道，韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST)和美國宇航局(NASA)的研究人員們，已經(jīng)開發(fā)出了一款可用于“納米航天器”的自愈式晶體管，以防其被輻射所損傷。憑借當(dāng)前的技術(shù)，傳統(tǒng)航天器抵達(dá)距離我們最近的恒星(半人馬座阿爾法星)，需要超過18000年的時間。不過計算表明，能夠以1/5光速飛行的、基于一顆硅芯片的納米航天器，可以將這趟行程縮短至20年。

問題在于，類似的“飛船芯片”無法經(jīng)受住深空的強(qiáng)輻射和溫度波動。不過KAIST和NASA的一支研究團(tuán)隊，正在開發(fā)一種可以幫助芯片自愈的方法。

當(dāng)前有三種方法可以幫助芯片在星際旅行中存活，最明顯的就是給芯片添加一個“金屬屏蔽罩”，但這種笨重的工藝對小型輕量級航天器來說，并不是很適合。

另一種辦法是，天文學(xué)家可以為航天器選擇一條輻射曝光最小的路徑，但這本身就對星際旅行造成了一定的限制，不僅拖長了任務(wù)的時間、還可能遇到意想不到的危害。

第三種方法，就是本文要介紹的這項研究，其全名為‘輻射感知電路設(shè)計’(radiation-aware circuit design)。

與通過標(biāo)準(zhǔn)的鰭式場效晶體管(FinFET)不同，該團(tuán)隊用到了KAIST此前開發(fā)的“環(huán)繞閘極納米線晶體管”(GAA FET)。

在這些電路中，圍繞納米線的閘極，可以‘許可’(或防止)電子的流通。雙‘接觸墊’允許電流流經(jīng)閘極和周圍通道，將之在不到10納秒的時間內(nèi)加熱至900℃(1652℉)。

值得一提的是，這種熱量已被證明能夠修復(fù)因輻射、壓力、衰老帶來的性能衰減。這套借助熱量來‘自愈’的方法，已經(jīng)在三種不同的硅芯片航天器的關(guān)鍵組件上進(jìn)行了測試。

這三大關(guān)鍵組件為：微處理器、DRAM內(nèi)存、以及閃存驅(qū)動器。

在上述三大元件中，該系統(tǒng)都能延長其使用壽命(反復(fù)修復(fù)輻射造成的任意缺陷)。據(jù)悉，閃存可以被修復(fù)上萬次，DRAM則可達(dá)到1012次。

結(jié)合GAA FET對宇宙射線的耐受性、以及更小的電路等優(yōu)勢，研究人員們得出了如下結(jié)論 —— 該技術(shù)為可遠(yuǎn)距離深空旅行的可持續(xù)納米航天器開辟了可能。

該團(tuán)隊已在上周于舊金山召開的電機(jī)電子元件會議(IEDM)上展示了他們的研究成果。