Arm為物聯網開發PlasticARM一種可彎曲微處理器
科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2021年7月27日
圖、PlasticARM 架構和特性
PlasticARM 結合金屬氧化物薄膜電晶體和柔性聚醯亞胺，製成全軟性 32 位元可彎曲微處理器，使用等效 800 nm TFT 製程，包含一個 32 位元 Cortex-M0 CPU（Arm 的 Cortex-M 系列中最便宜和最簡單的處理器內核），以及 456 bytes 的 ROM 和 128 bytes 的 RAM。它由超過 18,000 個邏輯閘組成。
PlasticARM 原型 32 位元微處理器源自支持 Armv6-M 架構的 Arm Cortex-M0+ 處理器 19（一套豐富的 80 多條指令）和用於軟件開發的現有工具鏈（例如，編譯器、調試器、鏈接器、集成開發環境等）。整個原生靈活的 SoC 稱為 PlasticARM，能夠從其內部存儲器運行程序。PlasticARM 包含 18,334 個 NAND2 等效門，這使其成為在柔性基板上使用金屬氧化物 TFT 構建的最複雜的 FlexIC（至少比以前的集成電路複雜 12 倍）。
該晶片是與柔性電子產品製造商 PragmatIC 合作設計的，該研究成果發表於 Nature 上所說明的，它還沒有與基於矽的設計相同的功能。例如，它只能在製造過程中運行硬連線到其電路中的三個測試程序，儘管 Arm 的研究人員表示他們正在開發未來版本將安裝上新代碼。
PlasticARM 運行的系統和應用程序都保存在 456bytes 的 ROM 記憶體，與處理器分開。目前 ROM 無法更新，但研究團隊希望下一代產品改進。所有關鍵零組件包括處理器、RAM、ROM 連結均使用非晶矽製成，都以柔性聚合物為主。
Arm 宣稱 PlasticARM 晶片不是最快或最高效的，但它是最靈活的組件。在這種情況下，金屬氧化物薄膜電晶體或 TFT 與基於脆性矽基板的處理器不同，這些可以列印在彎曲和彎曲而不會降解的表面上，同時這使得在塑料和紙張等廉價材料上進行處理器列印成為可能。也就是，PlasticARM 加工成本比在矽晶片上製造的金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）低得多。
至於頻率方面，該研究論文指出，Plastic M0 在 3V 輸入下的運行頻率約為 20-29 kHz；在 Arms 自己的設計文檔中，針對功率而非頻率進行優化的 180nm 超低洩漏製程上的 M0 可以在 50 MHz 下運行。那是 1600-2500 倍的頻率差異。
不過，基於塑料的處理器有很大的缺點，短期內肯定不會取代矽處理器。它們在能耗、密度和性能方面的效率太低了。例如，PlasticARM 消耗 21 毫瓦的功率，但其中 99% 基本上被浪費了，只有 1% 被捕獲用於計算。晶片也比較大，面積為 59.2 平方毫米。
在過去的 20 年中，柔性電子產品已經發展到提供成熟的低成本、薄型、柔性和適應性強的設備，包括感測器、記憶體、電池、發光二極管、能量收集器、近場通信/射頻識別和印刷電路比如天線。但這些基本電子元件，缺少的部分是靈活及柔性的微處理器，甚至缺少在柔性基板上整合相對大量的 TFT 以執行任何有意義的計算。然而，Arm 初期目標似乎將它放在蔬菜跟踪保質期及日用品物聯網用途。(688字；圖1)
參考資料：
A natively flexible 32-bit Arm microprocessor. Nature, Published: 21 July 2021
PlasticArm: Get Your Next CPU, Made Without Silicon. AnandTech, 2021/7/22.
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