全球首个塑料ARM芯片登上Nature：成本仅同类硅芯

塑料也可以用来做薯片吗？

是的，你没听错！

ARM 宣布他们已经制造了一个新的处理器 PlasticArm，它带有塑料和薄膜晶体管。 （图片是显微镜下的照片）

这款处理器是世界上第一个灵活的原生32位，基于在 ARM 架构上，微处理器多达 18334 个等效门。

生产过程不涉及硅片，生产成本约为同类硅片的1/10。

而这种柔软、灵活、低成本的微处理器将在物联网设备中派上用场。

成果现已发表在Nature上：

塑料也可以成为芯片材料< /p >

目前，几乎所有电子设备的微处理器都是由硅制成的。

研究人员将注意力转向塑料材料，因为硅具有易碎、不灵活、不耐压等缺点，限制了其在日常生活用品智能化方面的可行性。

新处理器使用的塑料叫做聚酰亚胺，被称为“柔术大师”。它具有高度的灵活性、灵活性和可变性。它也是一种具有可折叠屏幕的耐高温塑料。手机上有它的应用程序。

以及利用金属氧化物薄膜晶体管（TFT）技术开发。

薄膜晶体管主要用于液晶显示LCD和有机发光半导体OLED。

制造方法是使用PragmatIC的FlexIC吗？在厚度小于30μm的柔性聚酰亚胺基板上进行0.8μm工艺，结合IGZO薄膜晶体管，最终制成柔性微处理器。

IGZO：铟镓锌氧化物，一种LCD薄膜晶体管显示技术，用于一些高端手机，比OLED屏幕更先进，但输出不如OLED。

PlasticArm架构

可以看出这仍然是一个光刻工艺，使用旋涂和光刻胶技术。

最后，PlasticARM有13个材料层和4个可以布线的金属层。

源自32位Arm Cortex-M0+处理器，可以说是M0+的全功能非硅版本。

完全支持ARMv6-M系列架构，为Cortex-M0+处理器生成的代码也可以在这个处理器上运行。

并且它与所有其他 Cortex-M 系列二进制兼容，如常规 Cortex-M0+，具有 16 位 Thumb ISA 和 32 位 Thumb 子集，数据和地址宽度均为 32 位，支持86条指令。

它与硅M0+内核的主要区别在于它的寄存器不在CPU中，而是被映射到内存。

通过从CPU中删除寄存器并使用现有的RAM作为寄存器空间，此举降低了寄存器访问速度，代价是CPU面积减少了约3倍。

PlasticARM的主要参数如下：

尺寸为59.2mm2 (7.536 X7.856，无焊盘），厚度小于30微米，包含56340个器件（n型TFT和电阻），18334个NAND2等效门，这个数字是目前最好的集成电路的12倍（比较见下表)。

处理器时钟频率29kHz，功耗21mW（>99%静态功耗，45%处理器，33%内存，22%IO）。

这听起来可能很小，但在标准硅片上实现的 M0+ 只需要略高于 10mW 的功率即可达到 1.77MHz。

此外，SoC芯片引脚共有28个引脚，包括时钟、复位、GPIO、电源等引脚。

以下是PlasticARM与其他由金属氧化物TFT构成的柔性集成电路的对比：

成本更低，可用于物联网设备

与ARM共同设计和生产该芯片的公司PragmatIC表示，虽然使用的材料是新的，但他们正在尽可能多地学习硅芯片的生产过程。 .以这种方式，可以以降低的成本实现大规模生产。

而且这些芯片的成本大约是同类硅芯片的十分之一。

斯坦福大学的电气工程师评论说，他对这款芯片的复杂性和它所包含的晶体管数量印象深刻。

但它也有局限性：该芯片消耗21毫瓦的能量，但只有1%用于执行计算；剩下的就浪费了。

这主要是因为它只使用n型晶体管（但受芯片所用材料的限制，p型不是一个好的设计）。

工程师说也许可以换成其他柔性材料来减小尺寸和功率，比如碳纳米管，当然这样会增加成本。

简而言之，哪种柔性材料最终有意义取决于芯片的应用场景，而硅并不总是注定成为所有电子设备的核心。

虽然 Arm 设计似乎没有证明任何理论上的突破，但它表明可以为实际电子设备生产一个相对容易制造和使用的处理器。这是令人兴奋的部分。

因此，研究人员还计划利用PlasticARM率先开发出低成本、足够灵活的智能集成系统，实现“万物互联”，将超过万亿的无生命物体集成在下一个十年。在数字世界。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/zonghexinwen/2021/0725/1437.html