“自愈式纳米芯片飞船”有望在20年内飞抵半人马座阿尔法星

2016年12月12日 15:25 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,韩国科学技术院(KAIST)和美国宇航局(NASA)的研究人员们,已经开发出了一款可用于“纳米航天器”的自愈式晶体管,以防其被辐射所损伤。凭借当前的技术,传统航天器抵达距离我们最近的恒星(半人马座阿尔法星),需要超过18000年的时间。不过计算表明,能够以1/5光速飞行的、基于一颗硅芯片的纳米航天器,可以将这趟行程缩短至20年。

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问题在于,类似的“飞船芯片”无法经受住深空的强辐射和温度波动。不过KAIST和NASA的一支研究团队,正在开发一种可以帮助芯片自愈的方法。

当前有三种方法可以帮助芯片在星际旅行中存活,最明显的就是给芯片添加一个“金属屏蔽罩”,但这种笨重的工艺对小型轻量级航天器来说,并不是很适合。

另一种办法是,天文学家可以为航天器选择一条辐射曝光最小的路径,但这本身就对星际旅行造成了一定的限制,不仅拖长了任务的时间、还可能遇到意想不到的危害。

第三种方法,就是本文要介绍的这项研究,其全名为‘辐射感知电路设计’(radiation-aware circuit design)。

与通过标准的鳍式场效晶体管(FinFET)不同,该团队用到了KAIST此前开发的“环绕闸极纳米线晶体管”(GAA FET)。

在这些电路中,围绕纳米线的闸极,可以‘许可’(或防止)电子的流通。双‘接触垫’允许电流流经闸极和周围通道,将之在不到10纳秒的时间内加热至900℃(1652℉)。

值得一提的是,这种热量已被证明能够修复因辐射、压力、衰老带来的性能衰减。这套借助热量来‘自愈’的方法,已经在三种不同的硅芯片航天器的关键组件上进行了测试。

这三大关键组件为:微处理器、DRAM内存、以及闪存驱动器。

在上述三大元件中,该系统都能延长其使用寿命(反复修复辐射造成的任意缺陷)。据悉,闪存可以被修复上万次,DRAM则可达到1012次。

结合GAA FET对宇宙射线的耐受性、以及更小的电路等优势,研究人员们得出了如下结论 —— 该技术为可远距离深空旅行的可持续纳米航天器开辟了可能。

该团队已在上周于旧金山召开的电机电子元件会议(IEDM)上展示了他们的研究成果。

[编译自:New Atlas , 来源:KAIST(PDF), IEEE Spectrum]

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