Οι Διπλωτές Οθόνες Έχουν Αναπτυχθεί Γρήγορα. Τώρα Οι Μικροεπεξεργαστές Κουνιούνται Επί Σημείου

Η αγορά των διπλωτών οθονών έχει δει σημαντικές προόδους τα τελευταία χρόνια, με τις πρώτες καταναλωτικές εκδόσεις να είναι πλέον διαθέσιμες. Αυτές οι ευέλικτες συσκευές έχουν βοηθήσει να αλλάξουν οι δυνατότητες και ο τρόπος που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα ηλεκτρονικά τους. Τώρα, ήρθε η ώρα οι ευέλικτοι μικροεπεξεργαστές να συμμετάσχουν στη δράση. Ακολουθεί τι πρέπει να γνωρίζετε για αυτές τις καινοτόμες συσκευές και πώς θα μπορούσαν να επανασχηματίσουν την αγορά ηλεκτρονικών στο μέλλον.

Ημιαγωγοί

Οι ημιαγωγοί εφευρέθηκαν για πρώτη φορά στα μέσα του 1800 και από τότε έχουν γίνει κρίσιμο στοιχείο στις σημερινές δίοδος, τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα. Αυτές οι συσκευές μπορούν να κατασκευαστούν με διάφορες μεθόδους και χρησιμοποιούν αρκετά βασικά υλικά, όπως πυρίτιο, γερμάνιο και γαλλίου αρσενίου. Οι ημιαγωγοί αποτελούν επίσης βασικό δομικό στοιχείο της σύγχρονης προηγμένης τεχνολογίας, όπως η κβαντική υπολογιστική, η τεχνητή νοημοσύνη και η υπολογιστική άκρη.
Δεδομένου του κρίσιμου ρόλου που παίζουν οι ημιαγωγοί στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, δεν είναι έκπληξη το γεγονός ότι έχει γίνει σημαντική προσπάθεια για τη βελτίωση της μορφής, των δυνατοτήτων και των απαιτήσεων κατανάλωσης ενέργειας αυτών των συσκευών. Ένα τέτοιο γεγονός που πρόσφατα έχει προκαλέσει μεγάλο ενθουσιασμό στη βιομηχανία είναι η παρουσίαση της σειράς τσιπ Flex‑RV από την Pragmatic Semiconductor.

Flex-RV

Flex-RV είναι ένα από τα πρώτα προϊόντα που λανσάρε το FlexIC Foundry. Αυτές οι μονάδες είναι οι πρώτοι ευέλικτοι 32‑bit, χαμηλού κόστους μικροεπεξεργαστές που διατίθενται εμπορικά. Παρέχουν μια σειρά πλεονεκτημάτων που θα μπορούσαν κάποια μέρα να εμφανιστούν σε έναν τεράστιο αριθμό έξυπνων συσκευών παγκοσμίως. Οι έξυπνες συσκευές, ειδικά, μπορούν να λειτουργούν με μικροεπεξεργαστές χαμηλών συχνοτήτων ρολογιού, καθιστώντας τες ιδανικό τομέα για ενσωμάτωση του Flex‑RV.

Πηγή – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Μελέτη Ευέλικτων Μικροεπεξεργαστών

Το Flex‑RV παρουσιάστηκε σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Journal, η οποία συζητά το concept των ευέλικτων μικροεπεξεργαστών, τη λειτουργία τους, τις εφαρμογές και τη συνολική απόδοση. Η αναφορά αποκαλύπτει ότι το Flex‑RV χρησιμοποιεί έναν 32‑bit μικροεπεξεργαστή βασισμένο σε ανοιχτό σχεδιασμό RISC‑V, επιτρέποντας περισσότερη καινοτομία χωρίς περιορισμούς από τους κατασκευαστές.
Ιδιαίτερα, ο προγραμματιζόμενος επεξεργαστής μπορεί να εκτελεί προγράμματα γραμμένα σε διάφορες γλώσσες υψηλού επιπέδου, μειώνοντας τα προβλήματα ενσωμάτωσης και συμβατότητας. Η μελέτη εμβαθύνει, παρουσιάζοντας τη λειτουργικότητα του μικροεπεξεργαστή σε κανονικές και λυγισμένες συνθήκες. Ως ο πρώτος λυγιστικός μη‑πυριτικός μικροεπεξεργαστής RISC‑V, οι ερευνητές ήθελαν να δοκιμάσουν τις δυνατότητες του 32‑bit μικροεπεξεργαστή.

Δυνατότητες Μηχανικής Μάθησης

Ένα από τα πιο μοναδικά στοιχεία της έρευνας και του νέου σχεδίου του τσιπ ήταν η ενσωμάτωση δυνατοτήτων ML (Μηχανικής Μάθησης). Οι μηχανικοί ενσωμάτωσαν επιτυχώς έναν προγραμματιζόμενο επιταχυντή υλικού ML στη συσκευή. Συγκεκριμένα, η ομάδα χρησιμοποίησε λεπτοταινίες τρανζίστορ (TFT) από ίνδιο γαλλίου ψευδάργυρο (IGZO) για την υποστήριξη του ιδιόκτητου κινητήρα SIMD (single instruction multiple data). Αυτός ο κινητήρας παίζει σημαντικό ρόλο στον πολλαπλασιασμό πινάκων και στις λειτουργίες επεξεργασίας μετά.

Δοκιμή Ευέλικτων Μικροεπεξεργαστών

Οι μηχανικοί άρχισαν τις δοκιμές της συσκευής τους, η οποία χρησιμοποίησε λεπτοταινίες τρανζίστορ IGZO σε ευέλικτο υπόστρωμα πολυιμιδίου. Ιδιαίτερα, ο λυγιστικός μικροεπεξεργαστής είχε πάχος 30 µm. Η διαδικασία ξεκίνησε με την στερέωση του επεξεργαστή σε υπερλεπτό ευέλικτο PCB με πάχος 45 µm. Για την ολοκλήρωση αυτής της εργασίας, οι μηχανικοί χρειάστηκε να δημιουργήσουν μια νέα μέθοδο κατασκευής που ονομάζεται over‑edge printing (OEP).

Το τσιπ σχεδιάστηκε να λειτουργεί ως σύστημα‑σε‑ένα‑τσιπ (SOC) γύρω από τον Serv CPU. Ιδιαίτερα, ο Serv CPU διαφέρει από τους παραδοσιακούς επεξεργαστές, καθώς ο 32‑bit επεξεργαστής του εκτελεί εντολές bit‑με‑bit. Αυτή η προσέγγιση μειώνει τις απαιτήσεις του υπολογιστικού υλικού. Παρέχει επίσης χαμηλή πολυπλοκότητα σχεδίασης, μειώνοντας τα κόστη κατασκευής και ενσωμάτωσης.

Οι ερευνητές συνέδεσαν τον Server CPU με τον λυγιστικό μικροεπεξεργαστή. Επιπλέον, ενσωμάτωσαν ένα αρχείο καταχωρητών (RF), έναν διακόπτη αποσφαλμάτωσης, έναν διακόπτη πολυπλέκτη, ένα ενσωματωμένο μπλοκ RAM, έναν διαχειριστή, μια διεπαφή μνήμης Random Access Memory (RAM) και μια διεπαφή General‑purpose Input/Output (GPIO). Αυτή η στρατηγική απαιτούσε το τσιπ να χρησιμοποιήσει εξωτερική μνήμη για πρόσβαση στον κώδικα. Συνεπώς, απαιτήθηκε επίσης μια προσαρμοσμένη διεπαφή Serial Peripheral Interface (SPI).

Αποτελέσματα Ευέλικτων Μικροεπεξεργαστών

Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν επιτυχημένη λειτουργία του ευέλικτου μικροεπεξεργαστή. Το Flex‑RV που συναρμολογήθηκε σε FlexPCB λειτουργούσε με συχνότητες 60 kHz. Αυτή η απόδοση δεν επηρεάστηκε όταν ο μικροεπεξεργαστής λυγίστηκε μέχρι καμπυλότητα +5 mm, κάτι που αποτελεί τεράστια βελτίωση σε σχέση με τα σημερινά εύθραυστα τσιπ.
Η ομάδα κατόπιν έγραψε την κατανάλωση ενέργειας κατά την εκτέλεση δοκιμαστικών προγραμμάτων. Ήταν ενθουσιασμένοι που διαπίστωσαν ότι ο ευέλικτος μικροεπεξεργαστής μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη απόδοση καταναλώνοντας λιγότερο από 6 mW ενέργειας. Συγκεκριμένα, υπήρχε μόνο 4,3 % διακύμανση απόδοσης σε σύγκριση με τα παραδοσιακά τσιπ κατά μέσο όρο. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν το τεράστιο δυναμικό που διαθέτει το chipset Flex‑RV.

Οφέλη των Ευέλικτων Μικροεπεξεργαστών

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους οι ευέλικτοι μικροεπεξεργαστές είναι το μέλλον. Κατ’ αρχάς, μπορούν να δημοκρατικοποιήσουν την πρόσβαση στην υπολογιστική. Το εξαιρετικά χαμηλό κόστος τους και η ευκολία κατασκευής θα βελτιώσουν την ενσωμάτωση και θα επιτρέψουν στους προγραμματιστές να κάνουν περισσότερα αντικείμενα έξυπνα χωρίς να αυξήσουν τα έξοδα. Έτσι, όσοι προηγουμένως δεν μπορούσαν να απολαύσουν έξυπνη τεχνολογία θα αρχίσουν να έχουν πρόσβαση σε αυτά τα συστήματα γρήγορα.

Υπερχαμηλό Κόστος

Σε σύγκριση με τις καλύτερες εγκαταστάσεις κατασκευής τσιπ της σημερινής εποχής, η λυγιστική μικροεπεξεργασία εξοικονομεί χρήματα τόσο στους κατασκευαστές όσο και στους καταναλωτές. Η διαδικασία κατασκευής κάτω από ένα δολάριο είναι πολύ φθηνότερη από τη χρήση πυριτίου. Το μεγαλύτερο μέρος του κόστους κατασκευής των σημερινών πυριτιδικών τσιπ οφείλεται στην ανάγκη τοποθέτησης των συσκευών σε συγκεκριμένες θέσεις. Η χρήση χαμηλού κόστους ευέλικτων μικροεπεξεργαστών θα μπορούσε να μειώσει την εξάρτηση από αυτές τις ακριβές και συχνά υπερσύγχρονες εγκαταστάσεις κατασκευής πυριτιδικών τσιπ, βελτιώνοντας περαιτέρω τις εξοικονομήσεις.

Ανοιχτού Κώδικα

Ένας ακόμη σημαντικός λόγος για τον οποίο το Flex‑RV αποτελεί αλλαγή στο παιχνίδι είναι ότι είναι ανοιχτού κώδικα. Τα έργα ανοιχτού κώδικα προσφέρουν πολλαπλά πλεονεκτήματα. Κατ’ αρχάς, ενθαρρύνουν την καινοτομία, καθώς οποιοσδήποτε μπορεί να αλληλεπιδράσει και να αναπτύξει τις λειτουργίες τους. Επιπλέον, μειώνουν τα κόστη, καθώς δεν απαιτείται πληρωμή αδειών που περιορίζουν την καινοτομία. Έτσι, το Flex‑RV μπορεί να ανταγωνιστεί ιδιόκτητους παρόχους όπως το x86 από Intel (INTC ) & AMD, και το ARMvX από Arm.

Ανθεκτικό

Η ανθεκτικότητα είναι ένα ακόμη πλεονέκτημα που δεν μπορεί να παραβλεφθεί. Τα σημερινά πυριτιδικά τσιπ είναι εύθραυστα και πολύ ευαίσθητα στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Η άκαμπτη φύση τους σημαίνει ότι προσαρμόζονται για κάθε σενάριο χρήσης. Αυτή η προσαρμογή μπορεί επίσης να μειώσει περαιτέρω την ανθεκτικότητα. Η κατάργηση της στερεής συσκευασίας τσιπ που χρησιμοποιούν οι πυριτιδικές πλακέτες δίνει τη δυνατότητα στους προγραμματιστές να δημιουργούν πιο χρήσιμα και ανθεκτικά τσιπ.

Χαμηλές Απαιτήσεις Ενέργειας

Το chipset Flex‑RV προσφέρει λογική απόδοση με ελάχιστες απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας. Ιδιαίτερα, το τσιπ Flex‑RV μπορεί να λειτουργεί στα 60 kHz καταναλώνοντας μόλις περίπου 6 mW ισχύος. Αυτή η χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας οδηγεί σε μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα, λιγότερη εκπομπή θερμότητας και λιγότερη ζημιά στο περιβάλλον.

Γρήγορη Παράδοση

Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα που τα νέα τσιπ Flex‑RV φέρνουν στην αγορά είναι η γρήγορη παράδοση. Απαιτούν λιγότερο υλικό και μια πολύ λιγότερο πολύπλοκη διαδικασία κατασκευής. Έτσι, αυτά τα τσιπ μπορούν να παραχθούν σε λιγότερο χρόνο και με μη επαναλαμβανόμενα κόστη μηχανικής.

Προώθηση Καινοτομίας

Ίσως ένα από τα μεγαλύτερα ελκυστικά στοιχεία της νέας τεχνολογίας ευέλικτων μικροεπεξεργαστών είναι ότι θα ανοίξει μια νέα εποχή καινοτομίας. Αυτοί οι χαμηλού κόστους μικροεπεξεργαστές θα επιτρέψουν στους μηχανικούς να κάνουν περισσότερα αντικείμενα έξυπνα, βελτιώνοντας τη διασύνδεση και τη χρησιμότητα για τους καταναλωτές. Θα οδηγήσει επίσης σε μεγαλύτερη συνοχή μεταξύ της εκπαίδευσης, της ακαδημαϊκής και της βιομηχανικής έρευνας.

Ερευνητές

Η Pragmatic Semiconductor είναι η εταιρεία πίσω από την πρωτοποριακή έρευνα για ευέλικτους μικροεπεξεργαστές. Συγκεκριμένα, ο Emre Ozer, Senior Director of Processor Development στην Pragmatic, υπήρξε ο κύριος ερευνητής του έργου. Η μελέτη περιελάμβανε επίσης υποστήριξη από ειδικούς υλικού και λογισμικού, συμπεριλαμβανομένου του Qamcom. Επιπλέον, συμμετείχαν μηχανικοί του Harvard University.

Εταιρείες που Μπορούν να Ενσωματώσουν Ευέλικτους Μικροεπεξεργαστές και να Ευημερήσουν

Υπάρχουν αρκετές εταιρείες που θα μπορούσαν να ενσωματώσουν αυτήν την τεχνολογία και να βελτιώσουν τις προσφορές τους. Αυτές οι εταιρείες βασίζονται επί του παρόντος σε τσιπ προσαρμοσμένα σε μορφή, γεγονός που έχει αυξήσει τις τιμές τους και μειώσει την ανθεκτικότητα. Η ενσωμάτωση επιλογών Flex‑RV θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση του μεγέθους και του κόστους των προσφορών τους στο μέλλον.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Η Abbott Laboratories (ABT ) είναι σημαντικός παίκτης στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης από το 1888, όταν ιδρύθηκε από τον Dr. Abbott για να διαδώσει τα αλκαλοειδή ιατρικά του σιτηρά στη χώρα. Μέχρι το 1907, η εταιρεία είχε εξελιχθεί σε διεθνή προμηθευτή φαρμάκων και προϊόντων υγείας. Σήμερα, είναι κορυφαίος παίκτης στον τομέα των ιατρικών συσκευών και των φορετών συσκευών.

ABT Διάγραμμα τιμής

Η Abbott Laboratories προσφέρει διάφορες φορητές συσκευές που βοηθούν τους ασθενείς να παρακολουθούν την υγεία τους σε πραγματικό χρόνο. Αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να δουν τεράστιες βελτιώσεις μαζί με χαμηλότερο κόστος εάν χρησιμοποιούνταν ευέλικτοι μικροεπεξεργαστές στην κατασκευή τους. Σήμερα, η Abbott Laboratories έχει κεφαλαιοποίηση αγοράς περίπου +194,7 δισεκατομμύρια δολάρια, καθιστώντας την μια σοφή προσθήκη σε οποιοδήποτε χαρτοφυλάκιο που επιδιώκει έκθεση στον τομέα των φορετών υγείας.

Μέλλον των Ευέλικτων Μικροεπεξεργαστών

Το μέλλον της τεχνολογίας ευέλικτης μικροεπεξεργασίας είναι φωτεινό. Υπάρχει ισχυρή ζήτηση για φορετές συσκευές και ηλεκτρονικά μιας χρήσης σε πολλούς κλάδους. Φανταστείτε έξυπνη συσκευασία που αποκαλύπτει βασικές λεπτομέρειες για το προϊόν που αγοράζετε, έξυπνες δοκιμές υγείας μιας χρήσης και πολλά άλλα.
Όλες αυτές οι προόδους θα μπορούσαν να γίνουν καθημερινές στους επόμενους μήνες εάν η τεχνολογία ευέλικτης μικροεπεξεργασίας εκτοξευθεί. Προς το παρόν, αυτή η έρευνα αποτελεί σημείο καμπής στον αγώνα για τη δημιουργία λυγιστικών ηλεκτρονικών.
Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα έργα υπολογιστών εδώ.