Layar Lipat Telah Maju Pesat. Sekarang Mikroprosesor Juga Menjadi Fleksibel.

The foldable screen market has seen some major advancements over the last few years, with the first consumer versions now available. These flexible devices have helped to alter the capabilities and way people use their electronics. Now, it’s time for flexible microprocessors to get in on the fun. Here’s what you need to know about these innovative devices and how they could reshape the electronics market moving forward.

Semikonduktor

Semikonduktor pertama kali ditemukan pada pertengahan tahun 1800-an dan sejak itu menjadi elemen penting dalam dioda, transistor, dan sirkuit terintegrasi masa kini. Perangkat ini dapat dibuat dengan berbagai metode dan menggunakan beberapa bahan utama termasuk silikon, germanium, dan galium arsenida. Semikonduktor juga merupakan blok bangunan inti dari teknologi canggih saat ini, termasuk komputasi kuantum, kecerdasan buatan, dan komputasi tepi.
Given the critical role that semiconductors play in modern electronics, it’s not surprising to learn that there has been considerable effort put forth to improve the form, capabilities, and power consumption requirements of these devices. One such event that has recently seen considerable excitement from the industry is the introduction of the Flex-RV chip series from Pragmatic Semiconductor.

Flex-RV

Flex-RV adalah salah satu produk pertama yang diluncurkan oleh FlexIC Foundry. Unit-unit ini merupakan mikroprosesor fleksibel 32-bit berbiaya rendah pertama yang tersedia secara komersial. Mereka menawarkan banyak manfaat yang suatu hari dapat terlihat pada beragam perangkat pintar secara global. Perangkat pintar, khususnya, dapat beroperasi dengan mikroprosesor berfrekuensi clock rendah, menjadikannya sektor ideal untuk mengintegrasikan Flex-RV.

Sumber – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Studi Mikroprosesor Fleksibel

Flex-RV diungkap dalam sebuah studi terbaru yang dipublikasikan di Nature Journal yang membahas konsep mikroprosesor fleksibel, cara kerjanya, aplikasi, dan kinerja keseluruhan. Laporan tersebut mengungkap bahwa Flex-RV menggunakan mikroprosesor 32-bit berbasis desain RISC-V terbuka, memungkinkan lebih banyak inovasi tanpa batasan dari produsen.
Secara khusus, prosesor yang dapat diprogram dapat mengeksekusi program yang ditulis dalam beberapa bahasa tingkat tinggi, mengurangi masalah onboarding dan kompatibilitas. Studi ini mendalami, menampilkan fungsi mikroprosesor dalam kondisi normal dan bengkok. Sebagai mikroprosesor RISC-V non-silikon yang dapat dibengkokkan pertama, peneliti bersemangat menguji kemampuan mikroprosesor 32-bit tersebut.

Kemampuan ML

Salah satu aspek paling unik dari penelitian dan tata letak chip baru adalah penyertaan kemampuan ML (Machine Learning). Para insinyur berhasil menyematkan akselerator perangkat keras ML yang dapat diprogram ke dalam perangkat. Secara khusus, tim menggunakan transistor film tipis indium gallium zinc oxide (IGZO) untuk mendukung mesin SIMD (single instruction multiple data) milik mereka. Mesin ini berperan penting dalam perkalian matriks dan operasi pasca-pemrosesan.

Uji Mikroprosesor Fleksibel

Para insinyur mulai menguji perangkat mereka, yang menggunakan transistor film tipis indium gallium zinc oxide pada substrat poliimid fleksibel. Secara khusus, mikroprosesor yang dapat dibengkokkan memiliki ketebalan 30 µm. Proses dimulai dengan menempelkan prosesor pada PCB fleksibel ultratipis dengan ketebalan 45 µm. Untuk menyelesaikan tugas ini, insinyur harus menciptakan metode manufaktur baru yang disebut over-edge printing (OEP).

The chip was designed to operate as a system-on-a-chip (SOC) around the Serv CPU. Notably, Serv CPU differs from traditional CPUs in that its 32-bit processor executes commands bit by bit. This approach lowers computational hardware demand. It also provides low design complexity, reducing manufacturing and integration costs.

Peneliti menghubungkan Server CPU dan mikroprosesor yang dapat dibengkokkan. Selain itu, mereka mengintegrasikan register file (RF), saklar debug, saklar multiplexor, blok RAM on-chip, arbiter, antarmuka Random Access Memory (RAM), dan antarmuka General-purpose Input/Output (GPIO). Strategi ini memaksa chip memanfaatkan memori off-chip untuk mengakses kode. Oleh karena itu, Serial Peripheral Interface (SPI) khusus juga diperlukan.

Hasil Mikroprosesor Fleksibel

Hasil pengujian menunjukkan operasi yang berhasil dari mikroprosesor fleksibel. Flex-RV yang dirakit pada FlexPCB beroperasi pada kecepatan 60 kHz. Kinerja ini tidak terpengaruh meskipun mikroprosesor dibengkokkan hingga kelengkungan +5 mm, yang merupakan peningkatan besar dibandingkan chip rapuh masa kini.
Tim kemudian mencatat konsumsi listrik saat menjalankan program uji. Mereka senang melihat bahwa mikroprosesor fleksibel dapat memberikan kinerja yang dibutuhkan dengan konsumsi energi kurang dari 6 mW. Secara khusus, hanya terdapat variasi kinerja sebesar 4,3 % dibandingkan chip tradisional secara rata-rata. Hasil uji ini menunjukkan potensi besar yang dimiliki chipset Flex-RV.

Manfaat Mikroprosesor Fleksibel

Ada beberapa alasan mengapa mikroprosesor fleksibel adalah masa depan. Pertama, mereka dapat mendemokratisasikan akses ke komputasi. Biaya ultra-rendah dan kemudahan manufakturnya akan meningkatkan integrasi serta memungkinkan pengembang membuat lebih banyak barang menjadi pintar tanpa menambah biaya. Dengan demikian, mereka yang sebelumnya tidak dapat menikmati teknologi pintar akan segera memperoleh akses ke sistem ini.

Biaya Ultra-Rendah

Jika dibandingkan dengan foundry chip terbaik saat ini, pemrosesan mikro yang dapat dibengkokkan menghemat produsen dan konsumen secara menyeluruh. Proses manufaktur dengan biaya kurang dari satu dolar jauh lebih murah dibandingkan menggunakan silikon. Sebagian besar biaya manufaktur chip silikon saat ini berasal dari kebutuhan menempatkan perangkat pada lokasi tertentu. Menggunakan mikroprosesor fleksibel berbiaya rendah dapat membantu mengurangi ketergantungan pada foundry chip silikon yang mahal dan seringkali mutakhir, sehingga meningkatkan penghematan biaya.

Sumber Terbuka

Alasan utama lain mengapa Flex-RV menjadi pengubah permainan adalah karena bersifat sumber terbuka. Proyek Open Source memberikan banyak keuntungan. Pertama, mereka mendorong inovasi karena siapa pun dapat berinteraksi dan mengembangkan fitur-fitur mereka. Selain itu, mereka menurunkan biaya karena tidak perlu membayar biaya lisensi yang membatasi inovasi. Dengan demikian, Flex-RV dapat bersaing dengan penyedia proprietari seperti x86 oleh Intel (INTC ) & AMD, dan ARMvX oleh Arm.

Tahan Lama

Daya tahan adalah bonus lain yang tidak dapat diabaikan. Chip silikon masa kini rapuh dan sangat sensitif terhadap kondisi lingkungan. Sifatnya yang tidak fleksibel berarti mereka harus disesuaikan untuk setiap skenario penggunaan. Penyesuaian bentuk ini juga dapat mengurangi daya tahan. Menghilangkan kemasan chip kaku yang digunakan papan silikon memberi kekuatan kepada pengembang untuk menciptakan chip yang lebih berguna dan tahan banting.

Kebutuhan Energi Rendah

Chipset Flex-RV menawarkan kinerja yang wajar dengan kebutuhan konsumsi energi yang minimal. Secara khusus, chip Flex-RV dapat beroperasi pada 60 kHz dengan hanya mengonsumsi sekitar 6 mW daya. Konsumsi energi yang lebih rendah ini menghasilkan jejak karbon yang lebih kecil, pengurangan panas, dan kerusakan lingkungan yang lebih sedikit.

Waktu Penyelesaian Cepat

Keuntungan utama lain yang dibawa chip Flex-RV baru ke pasar adalah waktu penyelesaian yang cepat. Mereka membutuhkan lebih sedikit material dan proses manufaktur yang jauh lebih sederhana. Dengan demikian, chip ini dapat diproduksi dalam waktu lebih singkat dan dengan biaya rekayasa non-recurring.

Mendorong Inovasi

Mungkin salah satu daya tarik terbesar dari teknologi mikroprosesor fleksibel baru adalah bahwa ia akan membuka era inovasi baru. Mikroprosesor berbiaya rendah ini akan memungkinkan insinyur membuat lebih banyak barang menjadi pintar, meningkatkan keterhubungan dan kegunaan bagi konsumen. Hal ini juga akan menghasilkan lebih banyak kohesi antara pendidikan, akademik, dan riset industri.

Peneliti

Pragmatic Semiconductor adalah perusahaan di balik penelitian terobosan tentang mikroprosesor fleksibel. Secara khusus, Emre Ozer, Senior Director of Processor Development di Pragmatic, bertindak sebagai peneliti utama proyek ini. Studi tersebut juga mendapat dukungan dari pakar perangkat keras dan perangkat lunak, termasuk Qamcom. Selain itu, insinyur Universitas Harvard turut berpartisipasi.

Perusahaan yang Dapat Mengintegrasikan Mikroprosesor Fleksibel dan Berkembang

Ada beberapa perusahaan yang dapat mengintegrasikan teknologi ini dan meningkatkan penawaran mereka. Perusahaan-perusahaan ini saat ini bergantung pada chip yang disesuaikan bentuknya, yang telah meningkatkan harga mereka dan mengurangi daya tahan. Integrasi opsi Flex-RV dapat membantu mengurangi ukuran dan biaya penawaran mereka ke depan.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ) telah menjadi pemain utama di sektor perawatan kesehatan sejak 1888 ketika didirikan oleh Dr. Abbott untuk menyebarkan granula medis alkaloidnya ke seluruh negeri. Pada 1907, perusahaan telah berkembang menjadi penyedia internasional obat-obatan dan produk kesehatan. Saat ini, perusahaan merupakan pemain terkemuka di bidang perangkat medis dan wearable.

ABT Grafik Harga

Abbott Laboratories menawarkan beberapa perangkat wearable yang membantu pasien melacak kesehatan mereka secara real-time. Perangkat ini dapat mengalami peningkatan besar bersama dengan penurunan biaya jika mikroprosesor fleksibel digunakan dalam manufaktur. Saat ini, Abbott Laboratories memiliki kapitalisasi pasar sekitar +$194,7 Miliar, menjadikannya tambahan yang bijaksana untuk portofolio mana pun yang mencari eksposur ke sektor wearable kesehatan.

Masa Depan Mikroprosesor Fleksibel

Masa depan teknologi pemrosesan mikro fleksibel sangat cerah. Terdapat permintaan kuat untuk perangkat wearable dan elektronik sekali pakai di berbagai industri. Bayangkan kemasan pintar yang mengungkapkan detail penting tentang produk yang Anda beli, tes perawatan kesehatan pintar sekali pakai, dan banyak lagi.

Semua kemajuan ini dapat menjadi hal yang umum dalam beberapa bulan mendatang jika teknologi pemrosesan mikro fleksibel dapat berkembang. Untuk saat ini, penelitian ini merupakan titik balik dalam perlombaan menciptakan elektronik yang dapat dibengkokkan.

Pelajari proyek komputasi keren lainnya di sini.