消費(fèi)電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性正在推動(dòng)越來越小的半導(dǎo)體特征尺寸，也稱為“節(jié)點(diǎn)”。節(jié)點(diǎn)尺寸決定了晶體管的最小柵極寬度。最新的節(jié)點(diǎn)是14納米 - 只有氫原子大小的140倍！在這個(gè)尺寸下，只有一百個(gè)左右的電子區(qū)分1和0。對于嵌入式系統(tǒng)來說，向更小節(jié)點(diǎn)的邁進(jìn)早就應(yīng)該結(jié)束了。不幸的是，嵌入式系統(tǒng)工程師很少或根本無法控制生產(chǎn)中的節(jié)點(diǎn)。

通過將蘋果電腦與約翰迪爾進(jìn)行比較來說明這一點(diǎn)。去年，蘋果的收入為2270億美元，約翰迪爾的收入“只有”350億美元。考慮到約翰迪爾生產(chǎn)的所有出色的拖拉機(jī)和機(jī)械，以及它們對我們的食物供應(yīng)的重要性，這里有問題嗎？哪家公司應(yīng)該推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)功能尺寸？

主要關(guān)切的是來自外層空間的宇宙射線源源不斷。當(dāng)它們與我們大氣中的原子碰撞時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的高能中子背景。由于中子不帶電，它們很容易穿過建筑物，車輛和外殼等屏障，但偶爾會(huì)與晶體管中的硅原子碰撞。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，一陣帶電粒子被釋放出來，可能導(dǎo)致“位翻轉(zhuǎn)”，將1轉(zhuǎn)換為0，反之亦然。結(jié)果是數(shù)據(jù)，指針或指令可能會(huì)發(fā)生重大變化，從而導(dǎo)致設(shè)備故障或故障，例如“意外加速度”。

宇宙射線的起源尚不清楚。它們被認(rèn)為來自超新星和過去的類似災(zāi)難性事件。毫無疑問，在我們的銀河系中，宇宙射線的密度更大，可能更有活力。如果地球進(jìn)入這樣一個(gè)區(qū)域，由此產(chǎn)生的宇宙射線暴可能會(huì)持續(xù)數(shù)天，數(shù)周，數(shù)年，甚至數(shù)十年。它可以產(chǎn)生更大的中子通量，可能更容易穿透大氣層。我們的網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)云可以移動(dòng)到地下或厚厚的混凝土板下。未來十年，全球安裝的數(shù)十億臺(tái)暴露的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備又如何呢？他們?nèi)绾蔚玫奖Ｗo(hù)？

即使宇宙射線暴從未實(shí)現(xiàn)，我們也有問題。部署物聯(lián)網(wǎng)將顯著增加中子目標(biāo)。大量設(shè)備將安裝在中子通量更大的高海拔和緯度上。穩(wěn)步向較低節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)將增加半導(dǎo)體的脆弱性。更糟糕的是，我們目前安全的部分基礎(chǔ)設(shè)施將被轉(zhuǎn)移到目標(biāo)區(qū)域。災(zāi)難肯定會(huì)接踵而至。我們不應(yīng)對這一威脅沾沾自喜， 而應(yīng)自滿。我們的智能手機(jī)，平板電腦和筆記本電腦已經(jīng)比我們意識(shí)到的更多地成為高能中子的受害者。現(xiàn)在是時(shí)候關(guān)注這個(gè)問題了，在部署大量設(shè)備之前。

我將如何進(jìn)行此討論？好吧，我們可以做一些事情來減少物聯(lián)網(wǎng)未來對高能中子的脆弱性：

繼續(xù)使用當(dāng)前的半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)，甚至回到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的更大節(jié)點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)生足夠的半導(dǎo)體銷售，以打破目前對消費(fèi)電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)依賴。

以“低成本”抵制豐富硬件資源的警笛聲。它把我們引向臃腫的軟件，這大大增加了中子目標(biāo)。使用“適當(dāng)大小”的軟件。

開始測量設(shè)備的中子電阻。從長遠(yuǎn)來看，這與成本和功耗一樣重要，應(yīng)該成為同一等式的一部分。

使軟件更具故障感知能力和自我修復(fù)能力。這也有助于提高惡意軟件和錯(cuò)誤抵抗力。

將非必要功能遷移到智能手機(jī)、平板電腦和云中，在這些環(huán)境中，故障更容易忍受。

審核編輯：郭婷