Исследователи из Arm Holdings Ltd. и PragmatIC Semiconductor Ltd. говорят, что они создали первый настоящий компьютерный чип, в котором в качестве основного материала используется пластик, а не кремний.
По словам исследователей, использование пластика делает чип более гибким и потенциально может открыть новую эру, называемую «Интернетом всего», где микропроцессоры используются в повседневных предметах, таких как одежда и упаковка для пищевых продуктов.
В исследовании , опубликованном сегодня в журнале Nature, отмечается, что кремний был основным элементом полупроводников с первых дней цифровых вычислений: благодаря двум фундаментальным характеристикам: кремний является вторым по распространенности элементом на планете, что означает, что он дешев и в изобилии, и он может функционировать как проводник энергии, так и как изолятор энергии, в зависимости от того, как он реализован.
Но кремний не подходит для всех возможных вычислительных приложений. Одним из его основных ограничений является то, что он невероятно жесткий и хрупкий, что означает, например, что его нелегко интегрировать в биологию. И хотя кремний достаточно дешев, чтобы использовать продукты, рассчитанные на длительный срок службы, такие как компьютеры и смартфоны, они недостаточно рентабельны для одноразовых продуктов, предназначенных для однократного использования, а затем выбрасываемых.
Исследователи объяснили, что процессор PlasticARM призван преодолеть эти ограничения.
Исследователи описали свое творение как «самую сложную в мире гибкую интегральную схему, построенную на металлооксидных TFT», напечатанных на пластиковой пленке. TFT — это тонкопленочные транзисторы, которые можно устанавливать на более гибкие поверхности. По их словам, используя пластиковую пленку в качестве базовой поверхности, можно производить чипы более доступным образом и применять их уникальными способами.
Сам чип не легкий. Исследователи заявили, что это 32-битный микропроцессор на базе чипа ARM Cortex-MO +, поддерживающий архитектуру ARMv6-M. Он имеет более 18 000 логических вентилей и имеет как внутреннюю память, так и контроллер. Исследователи заявили, что будущие версии могут включать до 100 000 логических вентилей, прежде чем энергопотребление станет проблемой. Они добавили, что PlasticARM уже может «запускать программы из своей внутренней памяти».
Исследователи поспешили указать, что PlasticARM не предназначен для замены кремния. По их словам, с точки зрения производительности, энергоэффективности и плотности кремний сохраняет большое преимущество, которое, вероятно, не будет преодолено в ближайшее время. Скорее, они предполагают, что пластиковые чипы станут вариантом в тех случаях, когда требуются более новые форм-факторы и когда кремний не является рентабельным.
Возможными приложениями для PlasticARM могут быть «умные бутылки для молока или сока», которые могут, например, анализировать, прогоркло ли содержимое. Если да, то это потенциально могло бы избавить от необходимости назначать даты «срок годности».
Другие области применения включают чипсы для одежды. Умная одежда будущего может определять температуру на улице и расширять или уменьшать пространство между волокнами, чтобы пользователю было удобнее. Кроме того, существуют возможные биологические применения, такие как чипы, имплантированные в мозг людей, или биомониторы, которые можно разместить во внутреннем органе для его мониторинга.
По словам исследователей, помимо гибкости, PlasticARM невероятно энергоэффективен. Тестовая микросхема потребляет всего 21 милливатт энергии в час, большая часть которой потребляется в режиме ожидания. Эту энергию можно легко вырабатывать с помощью солнечного элемента размером с почтовую марку или, возможно, в будущем можно будет использовать беспроводную зарядку.
Еще одним ключевым преимуществом PlasticARM является то, что он был изготовлен с использованием существующих технологий, используемых для изготовления кремниевых чипов, поэтому он потенциально может извлечь выгоду из тех же инноваций, которые постоянно делаются в этой области.
«Доступность процессоров в различных формах, чтобы они могли работать в разных условиях, является ключом к созданию более интеллектуальных новых приложений в будущем», — сказал Хольгер Мюллер из Constellation Research Inc. новое разнообразие вариантов использования в менее чувствительном и легком для реализации материале. Будет интересно проследить первые коммерческие случаи использования этих пластиковых чипов ».
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК