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標題: 自愈式納米芯片飛船 可以承受深空輻射 [打印本頁]

作者: 宇宙立方    時間: 2016-12-16 12:33
標題: 自愈式納米芯片飛船 可以承受深空輻射
據外媒報道,韓國科學技術院(KAIST)和美國宇航局(NASA)的研究人員們,已經開發出了一款可用于“納米航天器”的自愈式晶體管,以防其被輻射所損傷。憑借當前的技術,傳統航天器抵達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。
/ T# v+ X' b2 d$ W9 S3 b問題在于,類似的“飛船芯片”無法經受住深空的強輻射和溫度波動。不過KAIST和NASA的一支研究團隊,正在開發一種可以幫助芯片自愈的方法。
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當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。; F3 J( z4 z- Y  T7 S
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另一種辦法是,天文學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,不僅拖長了任務的時間、還可能遇到意想不到的危害。
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第三種方法,就是本文要介紹的這項研究,其全名為‘輻射感知電路設計’(radiation-aware circuit design)。
與通過標準的鰭式場效晶體管(FinFET)不同,該團隊用到了KAIST此前開發的“環繞閘極納米線晶體管”(GAA FET)。
7 M- z6 H' q  A7 R; v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’允許電流流經閘極和周圍通道,將之在不到10納秒的時間內加熱至900℃(1652℉)。3 O5 b# M# v! r
值得一提的是,這種熱量已被證明能夠修復因輻射、壓力、衰老帶來的性能衰減。這套借助熱量來‘自愈’的方法,已經在三種不同的硅芯片航天器的關鍵組件上進行了測試。1 l$ P+ ~: Z8 b4 h+ n' m1 v
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這三大關鍵組件為:微處理器、DRAM內存、以及閃存驅動器。
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在上述三大元件中,該系統都能延長其使用壽命(反復修復輻射造成的任意缺陷)。據悉,閃存可以被修復上萬次,DRAM則可達到1012次。  C9 P1 r% b5 H) [
結合GAA FET對宇宙射線的耐受性、以及更小的電路等優勢,研究人員們得出了如下結論 —— 該技術為可遠距離深空旅行的可持續納米航天器開辟了可能。' z3 y2 s4 j) `" |, ?# Q
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該團隊已在上周于舊金山召開的電機電子元件會議(IEDM)上展示了他們的研究成果。# ^5 q. y% ]! {+ E- A
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