自愈式納米芯片飛船 可以承受深空輻射

宇宙立方

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。
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。

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）。
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℉）。
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。

這三大關鍵組件為：微處理器、DRAM內存、以及閃存驅動器。

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。
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。

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。