फ़ोल्डेबल स्क्रीन ने तेज़ी से प्रगति की है। अब माइक्रोप्रोसेसर भी मोड़ने योग्य हो रहे हैं।

पिछले कुछ वर्षों में मोड़ने योग्य स्क्रीन उपभोक्ता उपकरणों तक पहुँची हैं। अब शोधकर्ता ऐसे माइक्रोप्रोसेसर विकसित कर रहे हैं जो मुड़ने पर भी काम कर सकें। Flex-RV इसी दिशा में एक शोध उपलब्धि है। आइए समझें कि यह क्या कर सकता है और इसके संभावित उपयोग क्या हैं।

सेमीकंडक्टर

अर्धचालक ऐसे पदार्थ हैं जिनकी विद्युत चालकता नियंत्रित की जा सकती है। सिलिकॉन, जर्मेनियम और गैलियम आर्सेनाइड जैसे पदार्थ डायोड, ट्रांज़िस्टर और एकीकृत परिपथों में उपयोग होते हैं। इन्हें किसी एक समय पर “आविष्कार” किया गया उपकरण कहना सही नहीं है।

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में इनकी भूमिका के कारण आकार, ऊर्जा खपत और निर्माण तकनीक को बेहतर बनाने पर लगातार काम होता है। Pragmatic Semiconductor का Flex-RV लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स की इसी शोध दिशा का उदाहरण है।

Flex-RV

Flex-RV एक लचीला 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर है जिसका प्रदर्शन 2024 के शोध में दिखाया गया। इसे सामान्य उपभोक्ता बाजार में उपलब्ध चिप श्रृंखला या सभी स्मार्ट उपकरणों के लिए आदर्श विकल्प मानना समयपूर्व है। इसका उद्देश्य कम लागत और सीमित गणना जरूरत वाले नए उपयोगों की पड़ताल करना है।

स्रोत – Pragmatic Semiconductor लचीला माइक्रोप्रोसेसर

लचीले माइक्रोप्रोसेसर अध्ययन

Flex-RV पर अध्ययन नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुआ। यह खुले RISC-V निर्देश-समुच्चय पर आधारित है। खुला मानक उपयोगकर्ताओं को अपने प्रोसेसर डिजाइन विकसित करने की सुविधा देता है, लेकिन इसका अर्थ सभी डिजाइन, सॉफ्टवेयर या निर्माण प्रक्रियाओं पर हर प्रकार के प्रतिबंध का अभाव नहीं है।

प्रोसेसर उपयुक्त टूलचेन से तैयार किए गए प्रोग्राम चला सकता है। अध्ययन में उसे समतल और मुड़ी हुई अवस्था में परखा गया। यह उच्च प्रदर्शन वाले सिलिकॉन प्रोसेसर का सामान्य प्रतिस्थापन नहीं है।

ML क्षमताएँ

प्रोटोटाइप में प्रोग्राम करने योग्य मशीन लर्निंग हार्डवेयर एक्सेलेरेटर भी शामिल है। SIMD यानी एक निर्देश से कई डेटा तत्वों पर काम करने वाली संरचना कुछ गणनाओं को तेज कर सकती है। इसका अर्थ बड़े AI मॉडल प्रशिक्षित करने की क्षमता नहीं है।

लचीले माइक्रोप्रोसेसर परीक्षण

टीम ने लचीले पॉलीइमाइड आधार पर इंडियम गैलियम जिंक ऑक्साइड (IGZO) के थिन-फिल्म ट्रांज़िस्टर बनाए। लगभग 30 माइक्रोमीटर मोटे आधार वाली चिप को 45 माइक्रोमीटर मोटे लचीले प्रिंटेड सर्किट बोर्ड से जोड़ा गया। चिप और बोर्ड को जोड़ने के लिए ओवर-एज प्रिंटिंग (OEP) का उपयोग किया गया।

सिस्टम-ऑन-चिप में SERV नामक बिट-सीरियल CPU डिजाइन का उपयोग हुआ। यह 32-बिट डेटा पर क्रमशः बिट-स्तरीय काम करके आवश्यक हार्डवेयर घटाता है। हर पूरा निर्देश केवल एक बिट का है, ऐसा इसका अर्थ नहीं है। कम हार्डवेयर के बदले गति और कार्यक्षमता से जुड़े समझौते होते हैं।

प्रोसेसर प्रणाली में रजिस्टर फाइल, डिबग और मल्टीप्लेक्सिंग संबंधी लॉजिक, आर्बिटर, मेमोरी इंटरफेस तथा सामान्य प्रयोजन इनपुट/आउटपुट (GPIO) शामिल किए गए। प्रोग्राम कोड के लिए बाहरी मेमोरी से संपर्क हेतु सीरियल पेरिफेरल इंटरफेस (SPI) इस्तेमाल हुआ। यहाँ SERV CPU का नाम है; इसे “सर्वर CPU” कहना गलत है।

लचीले माइक्रोप्रोसेसर परिणाम

प्रोटोटाइप ने 60 किलोहर्ट्ज़ पर काम किया और परीक्षण में 6 मिलीवाट से कम शक्ति ली। लगभग 3 मिलीमीटर की वक्रता त्रिज्या तक मोड़ने पर भी वह प्रोग्राम चला सका। औसत प्रदर्शन परिवर्तन में अधिकतम 4.3% की गिरावट देखी गई। यह तुलना उसी लचीले उपकरण की समतल और मुड़ी अवस्थाओं के बीच थी, पारंपरिक सिलिकॉन चिप के मुकाबले नहीं।

लचीले माइक्रोप्रोसेसर के लाभ

लचीले माइक्रोप्रोसेसर कम लागत वाले सेंसर, पैकेजिंग और पहनने योग्य उपकरणों में उपयोगी हो सकते हैं। वास्तविक लाभ निर्माण की मात्रा, बिजली आपूर्ति, मेमोरी, संचार और पैकेजिंग की जरूरतों पर निर्भर होंगे। चिप अकेले किसी वस्तु को संपूर्ण स्मार्ट उपकरण नहीं बनाती।

अत्यल्प लागत

शोध में एक डॉलर से कम लागत वाले प्रोसेसर की संभावना पर जोर दिया गया है। यह हर तैयार इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद की कुल लागत नहीं है। सिलिकॉन चिप की लागत केवल उसके आकार या किसी जगह में फिट होने की जरूरत से तय नहीं होती; डिजाइन, निर्माण प्रक्रिया, उत्पादन मात्रा और पैकेजिंग भी महत्वपूर्ण हैं।

ओपन सोर्स

Flex-RV खुले RISC-V मानक पर आधारित है। निर्देश-समुच्चय के उपयोग के लिए सामान्यतः रॉयल्टी नहीं लगती, लेकिन किसी खास डिजाइन, उपकरण या निर्माण सेवा की अपनी लागत और लाइसेंस शर्तें हो सकती हैं। इससे सहयोग के अवसर मिलते हैं। हालांकि इसे Intel (INTC ) और AMD के x86 या Arm आधारित उच्च प्रदर्शन प्रोसेसर के सीधे प्रतिस्पर्धी के रूप में प्रस्तुत करना सही नहीं होगा; इनके लक्षित उपयोग और क्षमताएँ अलग हैं।

टिकाऊ

लचीले आधार पर काम करना उन उपयोगों में लाभ दे सकता है जहाँ उपकरण शरीर या घुमावदार सतह के अनुरूप होना चाहिए। इसका अर्थ यह नहीं कि हर सिलिकॉन चिप नाजुक है या Flex-RV हर पर्यावरणीय परिस्थिति में अधिक टिकाऊ होगा। लंबी अवधि की विश्वसनीयता के लिए अलग परीक्षण आवश्यक हैं।

कम ऊर्जा आवश्यकताएँ

परीक्षण की परिस्थितियों में 60 किलोहर्ट्ज़ पर 6 मिलीवाट से कम शक्ति खपत दर्ज की गई। कम शक्ति कुछ छोटे उपकरणों के लिए उपयोगी हो सकती है। इससे किसी पूरे उत्पाद का कार्बन पदचिह्न या पर्यावरणीय प्रभाव अपने आप निर्धारित नहीं होता।

तेज़ टर्नअराउंड

सरल डिजाइन और उपयुक्त निर्माण प्रक्रिया कुछ उपयोगों में विकास का समय और गैर-आवर्ती इंजीनियरिंग खर्च घटा सकते हैं। वास्तविक समय और लागत डिजाइन, उत्पादन क्षमता और जरूरी परीक्षणों पर निर्भर करेंगे।

नवाचार को प्रेरित करें

यह तकनीक इंजीनियरों को नई वस्तुओं में गणना क्षमता जोड़ने के विकल्प दे सकती है। शिक्षा, अकादमिक शोध और उद्योग के बीच सहयोग भी बढ़ सकता है। यह संभावित लाभ है, निश्चित रूप से आने वाली क्रांति नहीं।

शोधकर्ता

इस अध्ययन में Pragmatic Semiconductor, हार्वर्ड विश्वविद्यालय और अन्य सहयोगियों के शोधकर्ता शामिल थे। Pragmatic के Emre Ozer प्रमुख लेखकों में थे। अध्ययन ने लचीले RISC-V प्रोसेसर के निर्माण और संचालन का प्रदर्शन किया।

संभावित औद्योगिक उपयोग

स्वास्थ्य निगरानी और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स में लचीली गणना प्रणालियों के उपयोग की पड़ताल हो सकती है। नीचे दिया गया कंपनी उदाहरण संभावित उपयोग समझाने के लिए है; यह Flex-RV अपनाने के किसी घोषित समझौते का प्रमाण नहीं है।

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ) की स्थापना 1888 में डॉ. Wallace C. Abbott ने की थी। कंपनी दवाओं, पोषण, निदान और चिकित्सा उपकरणों जैसे क्षेत्रों में काम करती है।

ABT मूल्य चार्ट

Abbott के पहनने योग्य सेंसर, जैसे ग्लूकोज निगरानी प्रणालियाँ, इस व्यापक उपकरण श्रेणी का उदाहरण हैं। लेकिन लेख में यह प्रमाण नहीं दिया गया कि कंपनी Flex-RV का उपयोग कर रही है या करने वाली है। लगभग 194.7 अरब डॉलर का उल्लिखित बाजार पूंजीकरण लेख के समय का अनुमान है, वर्तमान मूल्य नहीं। कंपनी का आकार या संभावित तकनीकी उपयोग किसी पोर्टफोलियो में उसके उपयुक्त होने की गारंटी नहीं देता।

लचीले माइक्रोप्रोसेसर का भविष्य

लचीले माइक्रोप्रोसेसर के संभावित उपयोगों में पहनने योग्य उपकरण, स्मार्ट पैकेजिंग और कम लागत वाले सेंसर शामिल हैं। इन्हें सफल उत्पाद में बदलने के लिए बिजली, संचार, मेमोरी, विश्वसनीयता और पुनर्चक्रण जैसे मुद्दों पर काम आवश्यक है।

यह शोध लचीले कंप्यूटिंग हार्डवेयर की एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है। हालांकि अगले कुछ महीनों में इसके सभी उपयोग सामान्य हो जाएंगे, ऐसा निष्कर्ष निकालने का आधार नहीं है।

कंप्यूटिंग से जुड़े अन्य शोध के बारे में यहाँ जानें।