Специалисты Arm и PragmatIC Semiconductor создали «изначально гибкий» 32-разрядный микропроцессор PlasticARM

В журнале Nature опубликована статья, в которой описан «изначально гибкий» (natively flexible) 32-разрядный микропроцессор на архитектуре Arm. Он создан специалистами Arm и PragmatIC Semiconductor.

Современные процессоры изготавливаются на жесткой основе — кристалле кремния с применением технологии металлооксидных полевых транзисторов. Для гибких микросхем используются гибкие подложки — бумага, пластик или металлическая фольга и технология тонкопленочных транзисторов. Второй подход позволяет расширить сферу применения электроники, однако микропроцессор — слишком большая и сложная схема для этой технологии. По словам авторов статьи, промежуточное решение в виде интеграции кристалла процессора на жесткой основе в гибкую схему не позволяет преодолеть основное препятствие на пути к массовому внедрению — относительно высокую стоимость.

Решить проблему создатели процессора PlasticARM взялись, изначально проектируя его в расчете на изготовление по «гибкой» технологии с тонкопленочными металлооксидными транзисторами на полиимидной подложке. Процессор, изготовленный по нормам 0,8 мкм, построен на архитектуре Armv6-M и представляет собой разновидность ядра Arm Cortex-M0+. Он состоит из 56 340 транзисторов и резисторов, формирующих 18 334 вентиля (в пересчете на эквивалентные вентили NAND2), являясь самой сложной на сегодняшний день гибкой микросхемой из тонкопленочных металлооксидных транзисторов. Работая частоте до 29 кГц, процессор потребляет 21 мВт.

Отмечая, что микросхемы, изготавливаемые PragmatIC Semiconductor по описанной технологии, выдерживают многократные сгибания с радиусом кривизны 3 мм, авторы статьи уточняют, что измерения PlasticARM были проведены с использованием стандартного оборудования для «жестких» микросхем, пока процессор находился на стеклянном носителе.

Система команд PlasticARM включает 86 инструкций. Процессор совместим с существующей программной инфраструктурой, включая средства разработки. Он наделен встроенной памятью ROM для программ и оперативной памятью (размером 456 и 128 байт соответственно). На этапе изготовления в память ROM были записаны три программы, позволяющие проверить выполнение всех команд. Процессор получился работоспособным, подтвердив потенциал выбранного подхода.