功能大小和物联网

消费电子产品的经济性正在推动越来越小的半导体特征尺寸，也称为“节点”。节点尺寸决定了晶体管的最小栅极宽度。最新的节点是14纳米 - 只有氢原子大小的140倍！在这个尺寸下，只有一百个左右的电子区分1和0。对于嵌入式系统来说，向更小节点的迈进早就应该结束了。不幸的是，嵌入式系统工程师很少或根本无法控制生产中的节点。

通过将苹果电脑与约翰迪尔进行比较来说明这一点。去年，苹果的收入为2270亿美元，约翰迪尔的收入“只有”350亿美元。考虑到约翰迪尔生产的所有出色的拖拉机和机械，以及它们对我们的食物供应的重要性，这里有问题吗？哪家公司应该推动嵌入式系统和物联网功能尺寸？

主要关切的是来自外层空间的宇宙射线源源不断。当它们与我们大气中的原子碰撞时，它们会产生连续的高能中子背景。由于中子不带电，它们很容易穿过建筑物，车辆和外壳等屏障，但偶尔会与晶体管中的硅原子碰撞。当这种情况发生时，一阵带电粒子被释放出来，可能导致“位翻转”，将1转换为0，反之亦然。结果是数据，指针或指令可能会发生重大变化，从而导致设备故障或故障，例如“意外加速度”。

宇宙射线的起源尚不清楚。它们被认为来自超新星和过去的类似灾难性事件。毫无疑问，在我们的银河系中，宇宙射线的密度更大，可能更有活力。如果地球进入这样一个区域，由此产生的宇宙射线暴可能会持续数天，数周，数年，甚至数十年。它可以产生更大的中子通量，可能更容易穿透大气层。我们的网络空间数据存储云可以移动到地下或厚厚的混凝土板下。未来十年，全球安装的数十亿台暴露的物联网设备又如何呢？他们如何得到保护？

即使宇宙射线暴从未实现，我们也有问题。部署物联网将显著增加中子目标。大量设备将安装在中子通量更大的高海拔和纬度上。稳步向较低节点迈进将增加半导体的脆弱性。更糟糕的是，我们目前安全的部分基础设施将被转移到目标区域。灾难肯定会接踵而至。我们不应对这一威胁沾沾自喜， 而应自满。我们的智能手机，平板电脑和笔记本电脑已经比我们意识到的更多地成为高能中子的受害者。现在是时候关注这个问题了，在部署大量设备之前。

我将如何进行此讨论？好吧，我们可以做一些事情来减少物联网未来对高能中子的脆弱性：

继续使用当前的半导体节点，甚至回到物联网设备的更大节点。物联网将产生足够的半导体销售，以打破目前对消费电子产品的经济依赖。

以“低成本”抵制丰富硬件资源的警笛声。它把我们引向臃肿的软件，这大大增加了中子目标。使用“适当大小”的软件。

开始测量设备的中子电阻。从长远来看，这与成本和功耗一样重要，应该成为同一等式的一部分。

使软件更具故障感知能力和自我修复能力。这也有助于提高恶意软件和错误抵抗力。

将非必要功能迁移到智能手机、平板电脑和云中，在这些环境中，故障更容易忍受。

审核编辑：郭婷