سایت تخصصی برق الکترونیک کامپیوتر مخابرات موبایل

علی حاجی‌میری، استاد مهندسی برق موسسه فناوری کالیفرنیا و همکارانش در بخش علوم پایه این قابلیت خودترمیمی را در آمپلی‌فایرهای کوچک نمایش داده‌اند.

این آمپلی‌فایرها بقدری کوچک هستند که 76 قطعه تراشه‌دار مورد نیاز برای خودترمیمی بر روی یک سکه کوچک جای می‌گیرد.

محققان در چشمگیرترین بخش تجربه خود چندین بار با شلیک یک لیزر پرقدرت بخشهای مختلف تراشه‌ها را تخریب کرده و سپس به مشاهده ترمیم خودکار آنها در کمتر از یک ثانیه پرداختند.

حاجی‌میری اظهار کرد: اولین بار که این سیستم خود را ترمیم کرد،‌بسیار جالب بود. بنظر می‌رسید که گام بعدی در تکامل مدارهای یکپارچه را مشاهده می‌کردیم. ما نیمی از آمپلی‌فایر را منفجر کرده و بسیاری از قطعات آن از جمله یک ترانزیستور را تبخیر کردیم و این سیستم توانست خود را تا نزدیکی عملکرد ایده آل خود ترمیم کند.

مهندسان می‌خواستند به تراشه‌های با مدار یکپارچه یک قابلیت ترمیم مشابه سیستم ایمنی بدن انسان را ارئه کنند که قادر به شناسایی و واکنش سریع در برابر اشکالات ممکن برای بهینه نگه‌داشتن کار سیستم بزرگتر باشد.

آمپلی‌فایر ساخت این محققان تعداد زیادی از حسگرهای قوی روی تراشه را بکار گرفته که بر دما، جریان، ولتاژ و نیرو نظارت می‌کنند. اطلاعات این حسگرها به یک مدار یکپارچه ویژه با کاربرد خاص در همان تراشه تغذیه شده که پردازشگر مرکزی و مغز سیستم را تشکیل می‌دهد. این مغز، عملکرد کلی آمپلی‌فایر را بررسی کرده و نیاز آن را برای مطابقت با هر گونه محرک سیستم تعیین می‌کند.

جالب اینکه مغز تراشه بر اساس الگوریتمهایی که می‌دانند چگونه به سناریوهای ممکن پاسخ دهند، کار نمی‌کند. در عوض این سیستم بر اساس واکنش کل حسگرها تصمیم می‌گیرد.

محققان با بررسی 20 تراشه مختلف دریافتند که آمپلی‌فایرهای با قابلیت خود ترمیمی نسبت به دستگاههای عادی حدود نیمی از قدرت را مصرف کرده و عملکرد کلی آنها بسیار قابل پیش‌بینی‌تر و تجدید پذیرتر بود.

این فرآیند ترمیم‌پذیری چهار سطح از مشکلات را در برمی‌گیرد که شامل تغییرات استاتیک در اثر تغییرات در سراسر اجزا، مشکلات طولانی‌مدت قدیمی ناشی از استفاده متمادی، تغییرات کوتاه مدت ناشی از شرایط محیطی مانند تغییرات در بار، دما و تفاوتهای ولتاژی و در نهایت تخریب تصادفی یا عمدی بخشهایی از مدار هستند.

محققان ابتدا این قابلیت خود ترمیم‌کننده را در یک آمپلی‌فایر نیرو برای فرکانسهای موج میلیمتری نمایش دادند. این تراشه‌های فرکانس بالا برای نسل بعدی ارتباطات، تصویربرداری، حسگر و کاربردهای راداری کاربرد دارد. این دانشمندان امیدوارند که بتوانند این رویکرد خودترمیمی را در تمام سیستمهای الکترونیک گسترش دهند.

حاجی‌میری گفت: ورود این سیستم ایمنی الکترونیکی در تراشه‌های مدار یکپارچه می‌تواند جهانی از امکانات را به روی انسان باز کند. این دستاورد یک تغییر بزرگ در شیوه مشاهده مدارها و قابلیت آنها برای کار مستقل است. آنها اکنون می‌توانند مسکلات خود را بدون مداخله انسان شناسایی و ترمیم کنند که گامی رو بجلو برای مدارهای غیرقابل تخریب به شمار می‌رود.


نتایج این پژوهش در مجله IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques منتشر شده است.