Chips repareren straks zichzelf

Een chip die zichzelf test en zo nodig repareert. Onderzoekers van het Europese CRISP-consortium, met daarin onder meer het UT-instituut CTIT en de spinoff Recore Systems, demonstreerden deze ontwikkeling op 15 maart 2011 tijdens de DATE2011-conferentie in Grenoble. Miniaturisering maakt componenten en verbindingen op een chip in de toekomst steeds kwetsbaarder; een zelfreparerende chip is hierop voorbereid. Terwijl de chip gewoon aan het werk blijft, worden eventuele niet-werkende componenten opgespoord en wordt zo nodig een ‘omleidingsroute’ gekozen.
Op zichzelf zijn de steeds kleiner wordende afmetingen op een chip goed nieuws. Maar de keerzijde is dat processoren tegen hun fysieke limieten aanlopen: het wordt steeds lastiger om een goede opbrengst te halen bij de productie van chips en eenmaal geproduceerde chips zijn gevoeliger voor ‘breakdown’. “Omdat we steeds meer transistoren op een klein chipoppervlak concentreren, wordt het een echte uitdaging om de betrouwbaarheid van het uiteindelijke systeem te garanderen”, aldus dr.ir. Hans Kerkhoff, specialist in ‘testable design and testing’ bij het Centrum voor Telematica en Informatietechnologie (CTIT) van de UT.
Om de betrouwbaarheid van toekomstige generaties chips, ondanks die groeiende kwetsbaarheid, juist te vergróten, heeft het Europese CRISP-consortium (met vier bedrijven en twee universiteiten) onderzocht hoe chips zichzelf kunnen testen en repareren. Zo’n nieuwe chip is in staat te testen of er componenten of verbindingen zijn die niet werken en hij zoekt dan naar alternatieve ‘paden’ om de benodigde functie toch uit te voeren met goed werkende componenten en verbindingen. Dat is mogelijk dankzij een modulaire opbouw, met vele ‘cores’ of tegels. Een run-time resource manager verdeelt daarbij de taken over de verschillende cores van de chip.

Maar hoe kan een chip voor de volle honderd procent functioneren, terwijl er niet-werkende componenten op zitten? Je kunt natuurlijk proberen chips te ontwerpen die nooit in kwaliteit achteruitgaan. Maar die garantie is er niet. Een chip met vele ‘cores’, met goed ontworpen verbindingen ertussen, is dan een oplossing. De vele cores waaruit de chip bestaat, voeren ieder een subtaak uit voor een complexe toepassing. Voor satellietnavigatie zijn bijvoorbeeld veel van dit soort subtaken nodig om alle digitale signalen te verwerken. De run-time resource manager bepaalt op een dynamische manier welke taak wordt toegewezen aan welke core. Omdat het niet uitmaakt welke core een basistaak uitvoert – ze zijn inwisselbaar -, kan een goede core ook een taak overnemen van een falende. Zo kan de chip langere tijd betrouwbaar zijn werk blijven doen.

Meer info:
www.utwente.nl/nieuws/zelfreparerende-chip
www.crisp-project.eu

Bron: Elektor