Taitettavat näytöt ovat kehittyneet nopeasti. Nyt myös mikroprosessorit taipuvat.

Taittuvien näyttöjen markkinat ovat kehittyneet merkittävästi viime vuosina, ja ensimmäiset kuluttajaversiot ovat nyt saatavilla. Nämä joustavat laitteet ovat muuttaneet ihmisten elektroniikkalaitteiden käyttötapoja ja -tapoja. Nyt on aika joustavien mikroprosessorien päästä mukaan ilonpitoon. Tässä on mitä sinun on tiedettävä näistä innovatiivisista laitteista ja siitä, miten ne voisivat muokata elektroniikkamarkkinoita tulevaisuudessa.

Puolijohteet

Puolijohteet keksittiin ensimmäisen kerran 1800-luvun puolivälissä, ja niistä on sittemmin tullut keskeinen osa nykypäivän diodeja, transistoreita ja integroituja piirejä. Näitä laitteita voidaan valmistaa useilla eri menetelmillä, ja niissä voidaan käyttää useita ydinmateriaaleja, kuten piitä, germaniumia ja galliumarsenidia. Puolijohteet ovat myös nykypäivän edistyneen teknologian, kuten kvanttilaskennan, tekoälyn ja reunalaskennan, ydinosa.

Ottaen huomioon puolijohteiden kriittisen roolin nykyaikaisessa elektroniikassa, ei ole yllättävää tietää, että näiden laitteiden muodon, ominaisuuksien ja virrankulutusvaatimusten parantamiseksi on nähty huomattavia ponnisteluja. Yksi tällainen tapahtuma, joka on viime aikoina herättänyt huomattavaa innostusta alalla, on Pragmatic Semiconductorin Flex-RV-sirusarjan lanseeraus.

Flex-RV

Flex-RV on yksi ensimmäisistä FlexIC Foundryn lanseeraamista tuotteista. Nämä yksiköt ovat ensimmäiset joustavat 32-bittiset ja edulliset mikroprosessorit, jotka tulevat kaupallisesti saataville. Ne tarjoavat joukon etuja, jotka voitaisiin jonakin päivänä nähdä valtavassa valikoimassa älylaitteita maailmanlaajuisesti. Erityisesti älylaitteet voivat toimia pienillä kellotaajuuksilla toimivissa mikroprosessoreissa, mikä tekee niistä ihanteellisen sektorin Flex-RV:n integroimiseen.

Lähde – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Joustavien mikroprosessorien tutkimus

Flex-RV paljastettiin hiljattain julkaistussa tutkimuksessa Nature Journal joka puhuu joustavasta mikroprosessorikonseptista, sen toiminnasta, sovelluksista ja yleisestä suorituskyvystä. Raportin mukaan Flex-RV käyttää 32-bittistä mikroprosessoria, joka perustuu avoimeen RISC-V-malliin, mikä mahdollistaa enemmän innovaatioita ilman valmistajien rajoituksia.

Merkillepantavaa on, että ohjelmoitava prosessori pystyy suorittamaan useilla korkean tason kielillä kirjoitettuja ohjelmia, mikä vähentää käyttöönottoon ja yhteensopivuusongelmia. Tutkimus menee syvälle ja esittelee mikroprosessorin toiminnallisuutta normaaleissa ja taivutetuissa olosuhteissa. Koska kyseessä oli ensimmäinen taivutettava ei-piistä valmistettu RISC-V-mikroprosessori, tutkijat halusivat innokkaasti testata sen ominaisuuksia.

ML-ominaisuudet

Yksi tutkimuksen ja uuden siruasettelun ainutlaatuisimmista näkökohdista oli ML (Machine Learning) -ominaisuuksien sisällyttäminen. Insinöörit upotivat onnistuneesti ohjelmoitavan ML-laitteistokiihdytin laitteeseen. Erityisesti ryhmä käytti indium gallium sinkkioksidin (IGZO) ohutkalvotransistoreita (TFT) tukemaan patentoitua SIMD-moottoria (single instruction multiple data). Tällä moottorilla on tärkeä rooli matriisin kertolaskussa ja jälkikäsittelytoiminnoissa.

Joustavien mikroprosessorien testi

Insinöörit alkoivat testata laitettaan, jossa käytettiin indiumgallium-sinkkioksidiohutkalvotransistoreita joustavalla polyimidisubstraatilla. Erityisesti taivutettavan mikroprosessorin paksuus oli 30 µm. Prosessi aloitettiin kiinnittämällä prosessori erittäin ohueen joustavaan piirilevyyn, jonka paksuus oli 45 µm. Tämän tehtävän suorittamiseksi insinöörien täytyi luoda uusi valmistusmenetelmä nimeltä over-edge printing (OEP).

Siru on suunniteltu toimimaan järjestelmä-siruna (SOC) Serv-suorittimen ympärillä. Erityisesti Serv CPU eroaa perinteisistä prosessoreista siinä, että sen 32-bittinen prosessori suorittaa komentoja bitti kerrallaan. Tämä lähestymistapa vähentää laskentalaitteiston kysyntää. Se tarjoaa myös pienen suunnittelun monimutkaisuuden, mikä vähentää valmistus- ja integrointikustannuksia.

Tutkijat liittivät palvelimen CPU:n ja taivutettavan mikroprosessorin. Lisäksi he integroivat rekisteritiedoston (RF), virheenkorjauskytkimen, multipleksorikytkimen, sirulla olevan RAM-lohkon, välimiehen, Random Access Memory (RAM) -rajapinnan ja yleiskäyttöisen syöttö-/lähtöliittymän (GPIO). . Tämä strategia vaati, että siru hyödyntää sirun ulkopuolista muistia koodin käyttämiseksi. Sellaisenaan vaadittiin myös mukautettu SPI (Serial Peripheral Interface) -liitäntä.

Joustavat mikroprosessorit Tulokset

Testitulokset osoittivat joustavan mikroprosessorin onnistuneen toiminnan. FlexPCB-piirilevylle koottu Flex-RV kellotettiin 60 kHz:n taajuudella. Tätä suorituskykyä ei haitannut mikroprosessorin taivuttaminen +5 mm:n kaarevuuteen, mikä on valtava parannus nykyisiin hauraisiin siruihin verrattuna.

Sitten tiimi rekisteröi sähkönkulutuksen suorittaessaan testiohjelmia. He olivat innoissaan nähdessään, että joustava mikroprosessori pystyi tuottamaan vaaditun suorituskyvyn kuluttaen samalla alle 6 mW energiaa. Tarkemmin sanottuna suorituskyvyssä oli vain 4.3 %:n ero verrattuna perinteisiin siruihin keskimäärin. Nämä testitulokset osoittavat Flex-RV-piirisarjan valtavan potentiaalin.

Joustavien mikroprosessorien edut

On useita syitä, miksi joustavat mikroprosessorit ovat tulevaisuus. Ensinnäkin ne voivat demokratisoida pääsyä tietotekniikkaan. Niiden erittäin alhaiset kustannukset ja helppo valmistus parantavat integrointia ja antavat kehittäjille mahdollisuuden tehdä enemmän älykkäitä tuotteita ilman kustannusten nostamista. Siten ne, jotka eivät aiemmin voineet nauttia älyteknologiasta, alkavat saada näitä järjestelmiä nopeasti käyttöönsä.

Erittäin alhaiset kustannukset

Verrattuna nykypäivän parhaisiin piisirutehtaisiin, taivutettava mikroprosessointi säästää valmistajilta ja kuluttajilta kustannuksia kautta linjan. Halvin valmistusprosessi on huomattavasti halvempi kuin piin käyttö. Suuri osa nykypäivän piisirujen valmistuskustannuksista perustuu laitteiden sovittamiseen tiettyihin paikkoihin. Edullisten ja joustavien mikroprosessorien käyttö voisi auttaa vähentämään riippuvuutta näistä kalliista ja usein huipputeknologiaa edustavista piisirutehtaista, mikä parantaisi entisestään kustannussäästöjä.

Open Source

Toinen merkittävä syy siihen, miksi Flex-RV on mullistava ratkaisu, on sen avoimen lähdekoodin ominaisuus. Avoimen lähdekoodin projektit tarjoavat useita etuja. Ensinnäkin ne edistävät innovaatioita, koska kuka tahansa voi olla vuorovaikutuksessa niiden ominaisuuksien kanssa ja hyödyntää niitä. Lisäksi ne alentavat kustannuksia, koska innovaatioita rajoittavia lisenssimaksuja ei tarvitse maksaa. Siten Flex-RV voi kilpailla omien toimittajien, kuten Intelin ja AMD:n x86:n ja Armin ARMvX:n, kanssa.

Kestävä

Kestävyys on toinen etu, jota ei voida sivuuttaa. Nykypäivän piisirut ovat hauraita ja erittäin herkkiä ympäristöolosuhteille. Niiden joustamattomuus tarkoittaa, että ne räätälöidään sopimaan jokaiseen käyttötapausskenaarioon. Tämä muotosovitus voi myös heikentää kestävyyttä entisestään. Piilevyjen käyttämän jäykän sirupakkauksen poistaminen antaa kehittäjille mahdollisuuden luoda hyödyllisempiä ja kestävämpiä siruja.

Matalat energiavaatimukset

Flex-RV-piirisarja tarjoaa kohtuullisen suorituskyvyn minimaalisilla energiankulutusvaatimuksilla. Erityisesti Flex-RV-siru voi toimia 60 kHz:n taajuudella kuluttaen vain noin 6 mW tehoa. Tämä pienempi energiankulutus johtaa pienempään hiilijalanjälkeen, lämpösaostumiseen ja ympäristövahinkojen vähenemiseen.

Nopea käänne

Toinen suuri etu, jonka uudet Flex-RV-sirut tuovat markkinoille, on nopea toimitus. Ne vaativat vähemmän materiaalia ja paljon vähemmän monimutkaista valmistusprosessia. Sellaisenaan nämä sirut voidaan luoda lyhyemmässä ajassa ja kertaluonteisilla suunnittelukustannuksilla.

Aja innovaatioita

Ehkä yksi uuden joustavan mikroprosessoritekniikan suurimmista vetokohdista on se, että se käynnistää innovaatioiden uuden aikakauden. Näiden edullisien mikroprosessorien avulla insinöörit voivat tehdä enemmän tuotteista älykkäitä, mikä parantaa yhteenliitettävyyttä ja hyödyllisyyttä kuluttajille. Se lisää myös yhteenkuuluvuutta koulutuksen, akateemisen ja teollisen tutkimuksen välillä.

Tutkijat

Pragmatic Semiconductor on joustavien mikroprosessorien uraauurtavan tutkimuksen takana oleva yritys. Erityisesti Emre Ozer, Pragmaticin prosessorikehityksen johtaja, toimi projektin johtavana tutkijana. Tutkimus sisälsi myös tukea laitteisto- ja ohjelmistoasiantuntijoilta, mukaan lukien Qamcom. Lisäksi Harvardin yliopiston insinöörejä osallistui.

Yritykset, jotka voivat integroida joustavia mikroprosessoreja ja Prosperia

On olemassa useita yrityksiä, jotka voivat integroida tämän teknologian ja parantaa tarjontaansa. Nämä yritykset luottavat tällä hetkellä muotoon sovitettuihin siruihin, mikä on nostanut niiden hintoja ja vähentänyt kestävyyttä. Flex-RV-vaihtoehtojen integrointi voisi auttaa vähentämään niiden tarjonnan kokoa ja kustannuksia eteenpäin.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories on ollut merkittävä toimija terveydenhuollon alalla vuodesta 1888 lähtien, jolloin tohtori Abbott perusti sen auttaakseen lääketieteellisten alkaloidirakeiden leviämistä maahan. Vuoteen 1907 mennessä yritys oli kasvanut kansainväliseksi lääkkeiden ja terveystuotteiden toimittajaksi. Nykyään se on huippusuorittaja lääkinnällisten laitteiden ja puettavien tuotteiden alalla.

(ABT )

Abbott Laboratories tarjoaa useita puettavia laitteita, joiden avulla potilaat voivat seurata terveyttään reaaliajassa. Jos valmistuksessa käytettäisiin joustavia mikroprosessoreita, näissä laitteissa voitaisiin havaita valtavia parannuksia ja pienempiä kustannuksia. Nykyään Abbott Laboratoriesin markkina-arvo on noin +194.7 miljardia dollaria, mikä tekee siitä viisaan lisäyksen kaikkiin salkkuihin, jotka haluavat altistua puettavien tuotteiden terveydenhuoltoalalle.

Joustavien mikroprosessorien tulevaisuus

Joustavan mikroprosessointiteknologian tulevaisuus on valoisa. Puettaville laitteille ja kertakäyttöiselle elektroniikalle on vahva kysyntä useilla toimialoilla. Kuvittele älypakkaus, joka paljastaa tärkeimmät tiedot ostamastasi tuotteesta, kertakäyttöiset älykkäät terveydenhuollon testit ja paljon muuta.

Kaikista näistä edistysaskeleista voi tulla yleisiä tulevina kuukausina, jos joustava mikroprosessointitekniikka pääsee vauhtiin. Toistaiseksi tämä tutkimus edustaa käännekohtaa kilpailussa taivutettavan elektroniikan luomiseksi.

Opi muista hienoista laskentaprojekteista täältä.