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成本不到一毛钱的塑料芯片,真的能量产吗?

2022-06-17 14:41:06 综合报道 阅读:
现在研究人员设计了一种新的塑料处理器,他们估计能够以不到一便士(约合人民币0. 082元)的价格大规模生产。根据IEEE Spectrum 的一份报告,新的 Flexicore 芯片可以开启一个世界,从绷带到香蕉,一切都可以拥有芯片。

数据显示,物联网 (IoT) 设备每年以数十亿台的数量增长,然而,昂贵的硅芯片却在限制物联网设备的增长。Qweednc

为了使更多物品变得智能,研究人员希望研发出更便宜的可编程塑料处理器。Qweednc

去年,Arm和PragmatIC公司宣布开发PlasticArm原型机,该原型机实现了Arm M0处理器设计,将>56,000个半导体器件集成到一个灵活而廉价的微芯片中。Qweednc

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然而美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,缩写为UIUC)和英国柔性电子制造商PragmatIC Semiconductor的工程师表示,即使是最简单的微控制器其设计也过于复杂,无法在塑料上批量生产。Qweednc

但现在研究人员设计了一种新的塑料处理器,他们估计能够以不到一便士(约合人民币0. 082元)的价格大规模生产。根据IEEE Spectrum 的一份报告,新的 Flexicore 芯片可以开启一个世界,从绷带到香蕉,一切都可以拥有芯片。Qweednc

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(图片来源:伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)Qweednc

为了解决塑料芯片设计的特殊性,伊利诺伊大学团队从头开始构建了新的 Flexicore 处理器设计。因为当处理器位数增加时产量会下降,他们决定进行最小化设计以减少门数并使用 4 位和 8 位逻辑而不是 16 位或 32 位替代方案。Flexicore 内存架构及其指令集针对更少的组件和更低的复杂性进行了优化。研究人员还设计了可重复使用部件的逻辑(因此,晶体管更少)。最后但并非最不重要的一点是,处理器的设计使其在单个时钟周期内执行一条指令。Qweednc

对于芯片制造,研究团队使用了柔性薄膜半导体铟镓锌氧化物(IGZO)技术。读者将熟悉 IZGO 在显示器面板制造中的应用。这是一项可靠且成熟的技术,薄膜可以弯曲成半径为毫米的曲线而不会产生不良影响。Qweednc

一个示例 4 位 FlexiCore 处理器为 5.6 平方毫米,包含 2,104 个半导体器件,类似于经典的Intel 4004 CPU。请记住——之前我们提到了使用 Arm M0 架构的 PlasticArm 原型——Flexicore 使用的半导体器件数量不到 4%。制造良率超过 80%,研究人员估计 Flexicore 芯片的生产成本不到 1 美分。此时,8 位设计的收益还不足以打破一分钱的障碍。Qweednc

还有很多工作要做,研究人员已经尝试针对不同的流程和目标工作负载优化 Flexicore 设计,并取得了一些成功。了解弯曲芯片如何影响性能以及这些东西的耐用性将会很有趣。Qweednc

借助这种低价塑料处理器,以及柔性电子产品从小众市场向主流市场的转变,我们可能会看到真正无处不在的电子产品的曙光。Qweednc

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