[新聞] Arm塑膠晶片!可彎曲生產成本僅矽晶片10%

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作者 ljsnonocat2
時間 2021年07月26日
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Arm 打造塑膠晶片!可彎曲,生產成本僅矽晶片 10% https://buzzorange.com/techorange/2021/07/26/arm-make-plastic-chip/ 塑膠也能用於造晶片? 是的,你沒聽錯! Arm 公司宣佈他們用一種塑膠和薄膜電晶體製成了一種新的處理器 PlasticArm。 該處理器是全球首個柔性原生 32 位元、基於 Arm 架構、高達 18334 個等效門的微處理 器。 其生產過程不涉及到矽元素,生產成本大概為同類矽晶片的 1/10。 而這一柔軟靈活、低成本的微處理器將在物聯網設備中派上用場。 成果現已發表在 Nature。 Arm 用塑膠打造晶片,可彎曲且成本更低 目前,幾乎所有電子設備的微處理器都採用矽材料製成。 而研究人員將目光轉移到了塑膠材料,是因為矽有著易碎、不夠靈活、不耐壓力等缺點, 這限制了其在日常用品智慧化上的可行性。 新的處理器用的塑料叫做聚酰亞胺,號稱「柔術大師」,其彎曲性,靈活度、可變性很高 ,也是一種耐高溫的塑料,可摺疊螢幕智慧手機上就有它的應用。 並採用金屬氧化物薄膜晶體管(TFT)技術開發。 薄膜電晶體主要應用於液晶顯示器 LCD 和有機發光半導體 OLED 中。 製作方法為在厚度小於 30 μm 的柔性聚酰亞胺襯底上,利用 PragmatIC 公司的 FlexIC 0.8 μm 工藝,與 IGZO 薄膜電晶體結合,最終製成該柔性微處理器。 IGZO:氧化銦鎵鋅,一種 LCD 薄膜電晶體顯示器技術,在一些高端手機上使用,比 OLED 螢幕高級,但產量不及 OLED。 可以看出,這仍然是一種光刻工藝,採用了旋涂和光刻膠技術。 最終 PlasticARM 有 13 個材料層和 4 個可佈線的金屬層。 由 32 位元 Arm Cortex-M0+ 處理器衍生,可以說是 M0+ 的全功能非矽版本。 它完全支持 ARMv6-M 系列架構,為 Cortex-M0+ 處理器生成的程式碼也可以該處理器上 運行。 並與所有其他 Cortex-M 系列二進制兼容,與常規 Cortex-M0+ 一樣,具有 16 位元 Thumb ISA 和 32 位元 Thumb 子集,數據和地址寬度均為 32 位元,支持 86 條指令。 尺寸為 59.2 mm2(7.536X7.856,無焊盤),厚度不到 30 微米,包含 56340 個器件( n 型 TFT 與電阻器)、18334 個 NAND2 等效門,這數量比目前最好的整合電路高 12 倍 (對比見後面的表格)。 處理器的時鐘頻率為 29 kHz,消耗功率為 21 mW(>99% 的靜態功率,45% 處理器,33% 記憶體,22% IO)。 這聽起來可能很小,但在標準矽上實現的 M0+,只需要 10 mW 多一點就能達到 1.77 MHz 。 另外,SoC 晶片引腳一共 28 針,包括時鐘、複位、GPIO、電源等引腳。 可用於物聯網設備,但有能源效率低落的問題 與 Arm 一起設計和生該晶片的公司 PragmatIC 表示,雖然用的材料是新的,但他們盡可 能多地借鑒矽晶片的生產過程。這樣就能實現降低成本批量生產。 而這些晶片的成本大概是同類矽晶片的十分之一。 史丹佛大學的電氣工程師評價道,這種晶片的複雜性及其包含的電晶體數量給他留下了深 刻印象。 但它也還有侷限性:該晶片消耗 21 毫瓦的能量,但其中只有 1% 用於執行計算;其餘的 都被浪費了。 這主要是它只採用了 n 型電晶體(但受到該晶片使用的材料限制,p 型並不好設計)。 該工程師表示,沒準可以換別的柔性材料來降低尺寸和功率,比如碳奈米管,當然這會提 高成本。 總而言之,哪種柔性材料最終有意義將取決於晶片的應用場景,矽並不總是注定要成為所 有電子設備的核心。 雖然 Arm 的設計似乎沒有證明任何理論突破,但這表明可以生產出一種相對容易製造和 使用的處理器用於實際的電子設備。這就是其中令人興奮的部分。 因此,研究人員也計劃將 PlasticARM 率先用來開發低成本、足夠靈活的智慧整合系統, 實現「萬物互聯」,在未來十年內將超過一兆個無生命物體整合到數位世界中。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 42.74.88.181 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Tech_Job/M.1627272049.A.57B.html
1Fstar99: 高毒物塑膠粒子…… 07/26 12:09
2FYingJiou5566: 加油喔 07/26 12:09
3FYan5566: 重返農藥 07/26 12:13
4Fjaannddyy: 用來生產晶片的塑膠量跟工業塑膠來比根本不值一提… 07/26 12:18
5Fjaannddyy: 那小小一塊XD 07/26 12:18
6Fsomefatguy: 台積電完了 07/26 12:19
7Fa1379: 一樓難道以為現在的半導體就很環保嗎XD 07/26 12:23
8Frockyboy: 就用面板的製程去做啊 能量產再說吧 這種良率絕對超 07/26 12:30
9Frockyboy: 低 07/26 12:30
10Fstar99: 沒人說很環保呀 也沒要比較什麼 單純覺得毒而已 07/26 12:37
11Fok771105: 過不了intel那關啦 07/26 12:41
12Fhellk: 可繞式面板,不就類似材質,只是面板電路變微處理 07/26 12:42
13Fhellk: 器電路,之前看過電子蟑螂,或許可以一起應用 07/26 12:42
14Ffreef1y3: 凹一凹會短路嗎 07/26 12:57
15Fpponywong: 18334 AND gate 其實超級小的... 07/26 13:25
16Ffaniour: 就是把實驗室展示的東西放到面板的生產設備製造 07/26 13:34
17Ffaniour: 概念驗證性的導向,不見得比傳統製程有優勢 07/26 13:36
18FD600dust: 一樓 你是沒再看螢幕對吧 面板多大這玩意面積就多大 07/26 13:40
19FD600dust: freefly 能不能凹 你看你手機能不能凹就知道 07/26 13:40
20Foutzumin: NMOS only 0.8um 其實蠻猛的 07/26 13:40
21Fchaahk2012: 發熱應該不行吧 07/26 13:41
22FD600dust: 發熱不行? 他溫度會到幾度 07/26 13:41
23Fjaannddyy: 塑膠很毒的話會拿來做衣服做餐具嗎..?好奇怪 07/26 13:47
24Fodahawk: 任何能搞出半導體行為的材料都有可能製成晶片 07/26 13:47
25Fodahawk: 真空管的I-V curve也跟電晶體像阿 07/26 13:49
26Fbla: 話說怎麼不用OTFT做 07/26 13:56
27Fpoeoe: 這篇到底在講什麼? IGZO也能用在OLED上啊 07/26 14:07
28Fleosthanatos: 學長:你當chip塑膠做的膩?沒那麼脆弱啦 07/26 14:46
29Fvictorialee: 海龜表示 07/26 15:25
30Ffaniour: 其實他拿OTFT去印在PI基板上當然可行 07/26 15:27
31Ffaniour: 要可撓曲也可以做出相應的版本 07/26 15:28
32Ffaniour: 但P type跟N type OTFT的mobility 差異很大 07/26 15:29
33Ffaniour: 依然沒辦法像現在CMOS或IGZO的速率 07/26 15:30
34Ffaniour: 所以原材料優缺點跟主要目標要兼顧,能不能變形 07/26 15:31
35Ffaniour: 肯定不是目前最重要的問題 07/26 15:31
36Ffaniour: 看起來更重視耗電量跟能做到的複雜度,想要最低成 07/26 15:33
37Ffaniour: 本 07/26 15:33
38Ffaniour: 貼近現有的晶片吧 07/26 15:33
39Friddlerkuo: 你當我塑膠啊w 07/26 15:45
40Fyudofu: 有些極低階的應用可能天線、IC甚至電池的電極都可以 07/26 15:51
41Fyudofu: 按照需求印刷上去 07/26 15:51
42Fbizer: 這個特殊用途還真想不到有什麼必要? 07/26 15:53
43Fbizer: 就算可折,一般離散元件也不可彎 07/26 15:56
44Ffaniour: 不知道用什麼地方,比較像某種收發端或存取點 07/26 17:03
45Fmibro: 感覺solder joint 是悲劇 07/26 17:27
46Fibizacodi: 當amd塑膠? 07/26 17:38
47Fibizacodi: arm塑膠 07/26 17:38
48FRicciCurvatu: 終於發明iPhone 6適合的晶片 07/26 20:01
49Flolicat: 實際量產再說啦 07/26 22:05
50Fxyz30317: IGZO比OLED高級? 不同東西拿來這樣比 亂寫一通 07/26 22:15
51Fcheug0653: 真的 IGZO跟OLED比...根本不一樣是要比什麼 07/26 22:26
52Fkk77777: 這個厲害 07/27 00:30
53Fbbbcccddd2: 感覺噱頭十足,但無用感爆棚 07/27 21:27
54Fgaloopboy: 撓不是繞,繞你個頭 07/28 15:10
55Filove305: 先搞定漲縮和尺寸吧 07/28 22:43

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