¿Podrían los chips electrónicos modernos (por ejemplo, los procesadores ARM e Intel) funcionar durante milenios a temperaturas y velocidades de reloj suficientemente bajas?

En términos más generales, ¿cuál es el máximo práctico que se puede esperar que dure un chip de silicio moderno (suponiendo que funcione a una temperatura superior a 77 K y tenga una potencia estable)?

Por ejemplo, espero que la difusión de materiales dopantes con el tiempo haga que pierda sus propiedades. Creo que las tasas de difusión son más o menos exponenciales con la temperatura, por lo que uno podría esperar una mi 77 α Opuesto a mi 273 α , que es aproximadamente mi 200 α veces más lento.

Para aclarar las aplicaciones que tengo en mente, tome el Reloj de Long Now , que está diseñado para durar más de 10,000 años, pero está hecho de componentes mecánicos masivos. Otra aplicación sería enviar objetos interestelares a velocidades prácticamente alcanzables en la actualidad: la sonda Voyager tardaría unos 80.000 años en llegar a Alpha Centauri. La protección contra la radiación no es un problema teórico, ya que se trata de aumentar la masa de protección que rodea la sonda (si puede lanzar y acelerar 1 sonda, puede lanzar y acelerar 1000 masas de sonda de protección a 1000 veces el costo).

el problema aquí es que necesita definir "operar": ¿Implica que si restablezco mi dispositivo dentro de 800 años, seguirá funcionando y ejecutando el software con el que lo alimente en ese momento, o implica que en un lapso? de 800 años de funcionamiento continuo, no habrá error de datos?
El papel de tumb es "doble vida útil por cada 10 ° C de temperatura más baja", por lo que sus números parecen desviados por algunos órdenes de magnitud.
Con gran pesar, revertí la edición de @TurboJ: fue, afaik, una buena edición, pero podría haber cambiado el punto central de la pregunta al corregir un malentendido central y, por lo tanto, privar a OP de la oportunidad de obtener una respuesta o comenta por qué el α no está en el exponente. ¿Podría explicar por qué ese es el caso aquí y luego deshacer mi reversión?
@MarcusMüller Buena pregunta. Creo que es un buen comienzo que, en la escala de milenios, el dispositivo no supere la tasa de error de datos que solemos aceptar para los chips comerciales. Supongamos que cualquier error de software que ocurra (debido a las estadísticas, no a la degradación del hardware) se puede administrar mediante algún tipo de redundancia, como la codificación de corrección de errores o el esquema de votación de múltiples procesadores.
@MarcusMüller Parece que hubo cierta confusión/error de mi parte, de hecho α se supone que está en el exponente.
@Real, entonces, ¿qué " aceptamos habitualmente para chips comerciales"? No estoy muy seguro de qué hacer con eso. Ahora, "mi teléfono falla una vez cada 5 años debido a daños en la memoria" frente a "... una vez cada 4 años" marca una gran diferencia, ya que establece las condiciones iniciales para un conjunto de probabilidades de interrupción, muchas de las cuales son de naturaleza exponencial.
milenios? ¿En realidad? ¿Por qué esta pregunta no está cerrada ya que está completamente basada en opiniones?
@PaulUszak: porque en el caso de alguien que realmente sabe que NO PUEDE durar milenios debido a los efectos del envejecimiento, no se basa en una opinión. Los chips ARM/Intel utilizan la tecnología más avanzada posible en casi todos los chips. Esto significa que los dispositivos son más pequeños y envejecen más rápidamente. El uso de tecnología estable muy antigua y el diseño para la confiabilidad sobre la velocidad o el área podrían hacer que esto sea posible. Pero chips actuales, no. La difusión no es el único factor, un par de otros efectos de primer orden son el daño del óxido de puerta y la electromigración.
@ jbord39 Siéntase libre de editar la pregunta. Me encantaría saber cuáles son las limitaciones y los modelos más importantes para todos ellos. Los chips ARM e Intel fueron solo ejemplos, pero me gustaría excluir circuitos completamente triviales con, digamos, solo un puñado de transistores.

Respuestas (2)

Creo que el problema más amplio es que el chip es inútil de forma aislada, ya que requiere componentes de apoyo para hacer un circuito útil. Muchos de estos componentes tienen una tasa de fallos que supera la de los chips de silicio en muchos órdenes de magnitud.

En ingeniería de confiabilidad, sabemos que la tasa de fallas de un sistema en serie es mayor que la del componente con mayor tasa de fallas del sistema. Por lo tanto, centrar la atención en lo que podría decirse que es el componente más confiable en un circuito es quizás a priori, pero no es pertinente para hacer circuitos de funcionamiento de larga duración para aplicaciones como se propone en la pregunta.

Bueno, supongo que teóricamente es posible diseñar un dispositivo en el que todo, desde la fuente de alimentación hasta el procesador, se fabrique con el mismo silicio/semiproceso, por ejemplo, con células fotovoltaicas o MEM, haciendo que la fiabilidad real del dispositivo se acerque a la de la parte semiconductora en sí.
@TonyK Una celda solar, aunque está hecha de silicio, es un ejemplo de un componente de soporte con una tasa de falla significativamente mayor. Sería muy problemático integrar todo y sobrevivir a la radiación en el ejemplo espacial.
Bueno, los transistores comunes también tienden a no funcionar bien en las condiciones extremas del espacio, especialmente cuando el nodo del proceso se encoge, por lo que esto no es algo aislado de los "componentes de soporte".
Irónicamente, es probable que los nodos de proceso más antiguos y más grandes funcionen mejor en tales condiciones que los chips más "modernos" a los que se ha referido OP.
¿Podría citar componentes que tienen problemas fundamentales de confiabilidad mucho mayores que los propios chips de silicio? Realmente no puedo imaginar ninguna limitación fundamental de resistencias, condensadores (de cerámica) y transistores a gran escala.
Condensadores, interconectores, uniones soldadas, electrónica de potencia, etc. Existe todo un campo de la ingeniería centrado en la fiabilidad de la electrónica. Verifique IEEE 1332 y 1413. Y considere factores de estrés como EMC, vibración, humedad, temperatura, etc.

Espero que la limitación de los sistemas, no solo los sistemas electrónicos, sean los cojinetes de bolas del aire acondicionado.

Para sistemas suficientemente duraderos, los asistentes deben tener acceso a máquinas para fabricar nuevos cojinetes de bolas... para los ventiladores de refrigeración.

Por lo tanto, los chips modernos... estarán a merced de la longevidad de los sistemas de refrigeración.

¿Podrían los chips electrónicos modernos (por ejemplo, los procesadores ARM e Intel) funcionar durante milenios a temperaturas y velocidades de reloj suficientemente bajas?
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