Arm以及PragmatIC半導體新創研究人員合作,發表了彈性32位元微處理器PlasticARM,該微處理器在柔性基板上,採用金屬氧化物薄膜晶體技術開發而成,官方提到,該微處理器使用的技術,與主流半導體行業不同,不僅超薄而且成本低廉,能夠嵌入到許多日常用品中,達成過去無法實現的應用。

與傳統的半導體裝置不同,柔性電子裝置建置在塑膠、紙張和金屬薄膜上,並且使用有機物、金屬氧化物或非晶矽等薄膜半導體材料製作而成,雖然薄膜電晶體(Thin-film transistors,TFTs)可以在柔性基板上製造,其加工成本比金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFETs)低得多,但是官方提到,TFT技術並不是要取代矽,矽材料在效能、密度和功率方面有其優勢,但是TFT卻可以讓電子產品以更新穎的外型,以及矽無法達到的低成本等優點,在潛在廣大的領域中應用。

目前已經有許多智慧裝置嵌入了使用傳統矽技術所打造的處理器,除了電腦和伺服器之外,還包括汽車、路由器和手機等,但是卻沒辦法進一步嵌入到包括牛奶瓶、食品包裝、衣服和繃帶等日常用品,限制這些日常用品智慧化,除了成本是阻礙此進展的一大原因外,矽晶片本身厚度並不薄,也無法柔韌地貼合在物品表面,而柔性晶片提供了解決這些問題的理想特性。

過去20年來,不少柔性電子產品已經發展成熟,已經可以低成本生產,外型薄且有彈性,可以適用於各種裝置上,包括感測器、電池和天線等,不過卻缺少關鍵的柔性處理器,研究人員解釋,之所以目前尚未存在柔性處理器的原因,是因為要能執行有意義的計算,需要在柔性基板上,整合相對大量的TFT,而這需要一定技術成熟度才能夠完成。

之前也有一些研究,嘗試在柔性基板上建造基於矽的微處理器晶片,但是該方法仍然仰賴傳統高成本的製造工藝,因此並非一個長久且能夠普及的解法,直到現在,研究人員使用柔性電子製造技術,原生地開發微處理器,在聚醯亞胺的基板上,使用金屬氧化物TFT建置而成,金屬氧化物TFT成本低廉,而且可以縮小到更小的幾何形狀。

PlasticARM是基於Cortex-MO+處理器的32位元晶片,支援Armv6-M架構,可以使用既有的軟體工具鏈,包括編譯器、除錯器和IDE等。PlasticARM非常節省電力,每小時僅消耗21毫瓦,這相當於只要一個郵票大小的太陽能電池,就能產生的電力,在未來也能以無線充電供電。

這項研究的貢獻在於,PlasticARM是當前使用金屬氧化物TFT,所開發出最複雜的柔性積體電路,擁有超過18,000邏輯閘,是之前最先進研究的12倍,研究人員希望藉由PlasticARM的技術潛力,在未來十年內,實現萬物聯網的目標。

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