大約50年前,英特爾創造了世界上第一個商業化的微處理器,4004。一個4比特CPU(中央處理單元),集成了2300個電晶體,使用10μm工藝在矽晶圓上製備,僅僅能够進行簡單的算術計算。自這項突破性的成就以來,科技不斷發展,現時最先進的64比特矽基微處理器已經集成了高達300億個電晶體(如使用7 nm工藝製備的AWS Graviton2)。微處理器如今已經深入到我們的文化中,成為了一項元發明,可以讓其他發明得以實現。最近,它的大資料處理能量使COVID-19疫苗的開發時間大大縮短。
與傳統半導體器件不同,柔性電子器件以紙張、塑膠或金屬箔等資料為基底,並基於有機、金屬氧化物或非晶矽等活性薄膜半導體材料製備。與晶體矽相比,它們具有薄、一致性和低製造成本等優點。在柔性基片上製作製備的薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)器件的加工成本遠低於在矽晶圓上製作的金屬氧化物半導體場效應電晶體(metal–oxide–semiconductor field-effect transistors,MOSFET)。這些優勢極大地擴大了柔性電子器件的應用範圍。
近日,英國ARM公司的Emre Ozer團隊在柔性的聚醯亞胺基底上,利用0.8微米金屬氧化物TFT科技製備了32比特Arm(精簡指令集計算reduced instruction set computing,RISC架構)微處理器,稱之為PlasticARM。研究人員認為,PlasticARM將成為開發低成本、完全靈活的智慧集成系統。未來十年內,超過一萬億的無生命物體都將通過它集成到數字世界中,從而實現萬物互聯。該研究以“A natively flexible 32-bit Arm microprocessor”為題發表在最新一期的《Nature》上。
文章亮點:
1、PlasticARM由三個基本組件構成:(1)一個32比特CPU,(2)一個包含CPU和CPU周邊設備的32比特處理器,(3)一個包含處理器、記憶體和匯流排介面的片上系統(system-on-a-chip,SoC)
2、柔性的32比特處理器與Armv6-M架構中的Arm Cortex-M類處理器相容,可以搭載現有的軟體發展工具鏈(例如,編譯器、調試器、連接器、整合式開發環境等)。
3、該處理器集成在可從其內部記憶體運行程式的電路內,當前版本在裝配之後不能更新,但作者認為未來反覆運算能實現可程式設計的記憶體。
4、PlasticARM集成18334個NAND2等效門,是有史以來最複雜的柔性集成電路,比之前的複雜12倍。
PlasticARM的設計架構與特性
文章連結:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625-w
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