自愈式纳米芯片飞船 可以承受深空辐射

宇宙立方

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。
4 M, u1 O8 h" b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。
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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。
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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。
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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）。
# M0 l0 ?" K' I, T' V& d8 o3 t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℉）。
- N. R! r5 o' N4 b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。

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这三大关键组件为：微处理器、DRAM内存、以及闪存驱动器。
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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。

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