Arm塑料芯片登Nature！0.8μm，首款柔性原生32位微处

Core Things（公众号：aichip001）

编译| 高歌

编辑|心缘

新西东溪7月23日电，当地时间7月21日，Arm首款基于柔性塑料PlasticARM的32位微处理器发表在顶级学术期刊《自然》上。

PlasticARM由NMOS（N型金属氧化物半导体）晶体管和电阻组成，面积为59.2mm²，时钟频率最高可达29KHz ，而功耗仅为 21mW。 PlasticARM 使用薄膜晶体管（TFT），可以弯曲到 3mm 的半径。

这款微处理器由Arm投资的英国柔性IC制造商PragmatIC制造。它采用FlexLogIC 200mm晶圆工艺，芯片工艺为0.8μm，具有低成本量产的潜力。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625- w

近20年，低成本内存、传感器、电池、发光二极管、等出现。灵活的解决方案。然而，在微处理器方面，人们只能将硅基微处理器芯片集成在柔性基板上，才能获得柔性微处理器。但是这种方案需要采用传统的芯片制造工艺，成本太高，远不能达到智能生活用品的要求。

据论文称，PlasticARM并非旨在取代传统的硅基芯片，但它可以真正让饮料瓶、食品包装、服装、绷带和可穿戴设备等日常用品变得智能化。

当时 Arm CTO Mike Muller 正在展示塑料芯片的样品

基于此2015年初，Arm就透露了基于Cortex M0的塑料片上系统（SoC）研发计划。在 11 月 24 日的 Arm TechCon 上，时任 Arm 首席技术官的 Mike Muller 展示了塑料芯片样品。他还暗示，这种设计可以应用于物联网等低功耗应用场景。

活动期间，Mike Muller 与 PragmatIC 的 CEO Scott White 进行了电话交谈。但当时 PragmatIC 还在忙于开发模拟组件库，其时间线尚不清楚。

时间已经过去到今天，时隔6年的长距离柔性塑料微处理器终于正式发布了。这是否意味着全智能时代的步伐正在临近？

PlasticARM在其位于英国塞奇菲尔德的“fab-in-a-box”中使用PragmatIC的0.8μm工艺。 “在晶圆厂制造。

研究人员声称，PlasticARM 拥有不止一个逻辑门，比之前的柔性集成电路高出 12 倍，是迄今为止最复杂的柔性集成电路。基于PlasticARM，人们可以构建低成本、灵活、智能的集成系统，实现真正的“万物互联”。

PlasticARM也不是完美的，据悉Arm正在开发低功耗电池可支持多达100,000门的塑料设计的库，解决柔性塑料的散热问题。但PragmatIC的NMOS技术可能无法实现100,000门的迁移，需要使用CMOS技术，这可能需要几年时间

尽管如此，研究人员预测，未来十年，PlasticARM 将把超过 1 万亿种产品融入数字世界，为生活、科研、生活等多个维度带来变革机遇。用途。

与当今常用的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）相比，Arm采用薄膜晶体管（TFT），在厚度、集成度和制造上具有显着优势成本。

在制造过程中，研究人员选择了柔性电子制造技术，也称为原生柔性处理引擎。采用该技术制造的金属氧化物薄膜晶体管成本低，尺寸也满足大规模集成的要求。

Flexible Arm Cortex-M SoC with I/O

值得一提的是， PlasticARM 比最近发布的灵活的机器学习硬件更加通用，并且还支持丰富的指令集，可以用来编写机器学习等各种应用程序。

PlasticARM主要分为三个层次，即32位CPU；包含 CPU 和 CPU 外设的 32 位处理器；以及包含处理器、存储器和总线接口的片上系统 (SoC)，即 PlasticARM 的 SoC。

CPU为Arm Cortex-M CPU，支持Armv6-M架构。与 Cortex-M0+ 不同，为了节省 CPU 面积，Cortex-M CPU 的寄存器放置在随机存取存储器 RAM 中。而且这两款CPU是二进制兼容的，也可以兼容同架构系列下的其他CPU。

由于SoC兼容Arm Cortex-M处理器，因此无需构建新的软件工具生态系统即可承载现有软件/工具。

处理器由 CPU 和嵌入式向量中断控制器 (NVIC) 组成，NVIC 与 CPU 紧密耦合，用于处理来自外部设备的中断。

SoC除了32位处理器外，还有存储器（ROM/RAM）、AHB-LITE互连结构和逻辑接口、总线接口等部分。

PlasticARM 结构（左）与 2 个 CPU（右）对比

随着PlasticARM的出现，可穿戴设备、电子皮肤等可能迎来新的发展机遇。尽管其制造工艺低于硅基芯片，但PlasticARM的低成本、低功耗以及使用现有软件工具的能力可能是许多行业突破的好机会。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/zonghexinwen/2021/0724/1433.html