В последние десятилетия наши технологии развивались невиданными темпами, однако учёные считают, что их дальнейший прогресс может сдерживать относительно высокая цена кремниевых чипов. Исследователи уверены, что мир сможет ускорить эволюцию концепции интернета вещей при помощи гибких и дешёвых пластиковых процессоров, произведённых по технологии FlexiCore.

В 2021 году компания Arm совместно с британским производителем электроники PragmatIC Semiconductor представила миру один из самых популярных микроконтроллеров бренда 32-битный Cortex-M0 в пластиковом исполнении – PlasticARM. Впрочем, специалисты PragmatIC Semiconductor и учёные из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне считают, что уже существующие архитектуры слишком сложны для пластиковых чипов, что непременно отражается на себестоимости их производства. Потому иллинойские исследователи решили разработать совершенно новую архитектуру с меньшим количеством логических вентилей, получившую название FlexiCore. Она подразумевает использование IGZO –технологии изготовления тонкоплёночных транзисторов из полупроводникового материала оксида индия, галлия и цинка, известного широкой публике по матрицам ЖК-экранов и OLED-дисплеев. Это надёжная и проверенная временем технология: производимые с её помощью транзисторные плёнки можно сгибать с минимально допустимым радиусом в 1 мм без нарушений работоспособности электронных элементов.

В рамках исследования учёные из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне изготовили серию 4-х и 8-битных процессоров на архитектуре FlexiCore. Анализ произведённого продукта показал, что меньшее количество компонентов цифровой схемы значительно сократило процент брака. В частности, в случае 4-битных чипов выход функциональной продукции составил более 80%, что делает технологию FlexiCore жизнеспособной по меркам индустрии. Более того, себестоимость таких чипов при массовом серийном производстве составит менее 1 цента (<0,01$). 4-битный процессор размером 5,6 мм² содержит 2104 транзистора, что соответствует уровню классического 4-битного микропроцессора Intel 4004, выпущенного в 1971 году. Впрочем, особенности архитектуры допускают многоцелевое использование компонентов чипа, что позволяет повысить производительность устройства при меньшем количестве транзисторов. К сожалению, процент брака в выборке 8-битных чипов оказался более высоким, и они ещё не смогли преодолеть барьер себестоимости в 1 цент за штуку.

Безусловно, не стоит ожидать, что дешёвые пластиковые чипы в скором времени появятся в наших ПК, ноутбуках или телефонах. Учёные осознают, что впереди ещё много работы по оптимизации архитектуры и производственного процесса, однако они уверены в перспективности данной технологии. Более того, они считают, что FlexiCore и аналогичные ей архитектуры способны наконец сделать гибкую электронику массовым и повсеместным явлением. К тому же возможности применения дешёвых гибких чипов поистине безграничны. К примеру, их можно встраивать в одежду в качестве элементов фитнес-трекера, помещать на упаковку товаров или посылок для удобного хранения данных, использовать в составе пластырей и прочих медицинских устройств для отслеживания показателей жизненно важных функций и т. д.

Источник: FlexiCores: Low Footprint, High Yield, Field Reprogrammable Flexible Microprocessors