Gli schermi pieghevoli hanno progredito rapidamente. Ora anche i microprocessori si stanno piegando.

Il mercato degli schermi pieghevoli ha registrato importanti progressi negli ultimi anni, con le prime versioni consumer ora disponibili. Questi dispositivi flessibili hanno contribuito a modificare le capacità e il modo in cui le persone usano i loro dispositivi elettronici. Ora è il momento che i microprocessori flessibili entrino in gioco. Ecco cosa c’è da sapere su questi dispositivi innovativi e su come potrebbero rimodellare il mercato dell’elettronica in futuro.

Semiconduttori

Semiconduttori furono inventati per la prima volta a metà del XIX secolo e da allora sono diventati un elemento cruciale nei diodi, transistor e circuiti integrati odierni. Questi dispositivi possono essere realizzati con una varietà di metodi e utilizzano diversi materiali di base, tra cui silicio, germanio e arsenico di gallio. I semiconduttori sono anche un blocco fondamentale della tecnologia avanzata di oggi, inclusi il calcolo quantistico, l’intelligenza artificiale e il edge computing.
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 è uno dei primi prodotti lanciati da FlexIC Foundry. Queste unità sono i primi microprocessori flessibili a 32 bit, a basso costo, ad essere disponibili commercialmente. Offrono una serie di vantaggi che un giorno potrebbero essere visti in una vasta gamma di dispositivi intelligenti a livello globale. I dispositivi intelligenti, in particolare, possono funzionare su microprocessori con frequenze di clock basse, rendendoli un settore ideale per integrare il Flex-RV.

Fonte – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Studio sui Microprocessori Flessibili

Il Flex-RV è stato presentato in un recente studio pubblicato su Nature Journal che descrive il concetto di microprocessore flessibile, il suo funzionamento, le applicazioni e le prestazioni complessive. Il rapporto rivela che il Flex-RV utilizza un microprocessore a 32 bit basato su un design RISC-V aperto, consentendo maggiore innovazione senza restrizioni da parte dei produttori.
È notevole che il processore programmabile possa eseguire programmi scritti in diversi linguaggi di alto livello, riducendo le difficoltà di avvio e le preoccupazioni di compatibilità. Lo studio approfondisce, mostrando la funzionalità del microprocessore in condizioni normali e piegate. Essendo il primo microprocessore RISC-V non siliconico pieghevole, i ricercatori erano ansiosi di testare le capacità del microprocessore a 32 bit.

Capacità di ML

Uno degli aspetti più unici della ricerca e del nuovo layout del chip è stata l’inclusione di capacità di ML (Machine Learning). Gli ingegneri hanno integrato con successo un acceleratore hardware ML programmabile nel dispositivo. In particolare, il team ha utilizzato transistor a film sottile di ossido di indio, gallio e zinco (IGZO) per supportare il motore SIMD (single instruction multiple data) proprietario. Questo motore svolge un ruolo importante nella moltiplicazione di matrici e nelle operazioni di post-elaborazione.

Test dei Microprocessori Flessibili

Gli ingegneri hanno iniziato a testare il loro dispositivo, che utilizzava transistor a film sottile di ossido di indio, gallio e zinco su un substrato flessibile di poliimmide. È notevole che il microprocessore pieghevole avesse uno spessore di 30 µm. Il processo è iniziato fissando il processore a un PCB flessibile ultrafine con uno spessore di 45 µm. Per realizzare questa operazione, gli ingegneri hanno dovuto creare un nuovo metodo di produzione chiamato over-edge printing (OEP).

Il chip è stato progettato per funzionare come un system-on-a-chip (SOC) attorno al Serv CPU. È notevole che il Serv CPU differisca dalle CPU tradizionali poiché il suo processore a 32 bit esegue i comandi bit per bit. Questo approccio riduce la domanda di hardware computazionale. Fornisce inoltre una bassa complessità di progettazione, riducendo i costi di produzione e integrazione.

I ricercatori hanno collegato il Server CPU al microprocessore pieghevole. Inoltre, hanno integrato un file di registro (RF), un interruttore di debug, un interruttore multiplexer,  un blocco RAM on-chip, un arbitro, un’interfaccia di memoria ad accesso casuale (RAM) e un’interfaccia di Input/Output generica (GPIO). Questa strategia ha richiesto al chip di utilizzare una memoria esterna per accedere al codice. Di conseguenza, è stato necessario anche un’interfaccia Serial Peripheral Interface (SPI) personalizzata.

Risultati dei Microprocessori Flessibili

I risultati dei test hanno dimostrato il corretto funzionamento del microprocessore flessibile. Il Flex-RV assemblato su un FlexPCB è stato clockato a velocità di 60 kHz. Questa prestazione non è stata ostacolata dal fatto che il microprocessore fosse piegato fino a una curvatura di  +5 mm, il che rappresenta un notevole miglioramento rispetto ai chip fragili di oggi.
Il team ha poi registrato il consumo elettrico durante l’esecuzione dei programmi di test. Sono stati entusiasti di vedere che il microprocessore flessibile poteva fornire le prestazioni richieste consumando meno di 6 mW di energia. In particolare, la variazione di prestazioni è stata solo del 4,3 % rispetto ai chip tradizionali in media. Questi risultati dimostrano il grande potenziale del chipset Flex-RV.

Vantaggi dei Microprocessori Flessibili

Ci sono diversi motivi per cui i microprocessori flessibili rappresentano il futuro. Innanzitutto, possono democratizzare l’accesso al calcolo. Il loro costo ultra-basso e la facilità di produzione miglioreranno l’integrazione e permetteranno agli sviluppatori di rendere più oggetti intelligenti senza aumentare i costi. Di conseguenza, coloro che in precedenza non potevano usufruire della tecnologia smart potranno accedere rapidamente a questi sistemi.

Costo Ultra-Basso

Se confrontato con le migliori fonderie di chip odierne, il microprocessore pieghevole consente risparmi a produttori e consumatori su tutta la linea. Il processo di produzione a meno di un dollaro è molto inferiore rispetto all’uso del silicio. Gran parte del costo di produzione dei chip in silicio di oggi è dovuto alla necessità di adattare i dispositivi a posizioni specifiche. L’utilizzo di microprocessori flessibili a basso costo potrebbe contribuire a ridurre la dipendenza da queste costose e spesso all’avanguardia fonderie di chip in silicio, migliorando ulteriormente i risparmi.

Open Source

Un altro motivo importante per cui il Flex-RV è rivoluzionario è che è open source. I progetti Open Source offrono molteplici vantaggi. Innanzitutto, favoriscono l’innovazione poiché chiunque può interagire e costruire sulle loro funzionalità. Inoltre, riducono i costi poiché non è necessario pagare licenze che limitano l’innovazione. Di conseguenza, il Flex-RV può competere con fornitori proprietari come x86 di Intel (INTC ) & AMD e ARMvX di Arm.

Durabile

La durabilità è un altro vantaggio che non può essere trascurato. I chip in silicio di oggi sono fragili e molto sensibili alle condizioni ambientali. La loro natura rigida significa che sono personalizzati per adattarsi a ogni scenario d’uso. Questo adattamento può inoltre ridurre ulteriormente la durabilità. Eliminare l’involucro rigido dei chip che i circuiti in silicio utilizzano permette agli sviluppatori di creare chip più utili e robusti.

Bassi Requisiti Energetici

Il chipset Flex-RV offre prestazioni ragionevoli con requisiti di consumo energetico minimi. È notevole che il chip Flex-RV possa operare a 60 kHz consumando solo circa 6 mW di potenza. Questo consumo energetico ridotto si traduce in una minore impronta di carbonio, minore produzione di calore e meno danni all’ambiente.

Tempi di Realizzazione Rapidi

Un altro vantaggio importante che i nuovi chip Flex-RV offrono al mercato è la rapidità di realizzazione. Richiedono meno materiale e un processo di produzione molto meno complesso. Di conseguenza, questi chip possono essere prodotti in tempi più brevi e con costi di ingegneria non ricorrenti.

Stimolare l’Innovazione

Forse uno dei maggiori punti di forza della nuova tecnologia dei microprocessori flessibili è che inaugurerà una nuova era di innovazione. Questi microprocessori a basso costo permetteranno agli ingegneri di rendere più oggetti intelligenti, migliorando l’interconnettività e l’utilità per i consumatori. Porterà inoltre a una maggiore coesione tra istruzione, ricerca accademica e industriale.

Ricercatori

Pragmatic Semiconductor è l’azienda dietro la ricerca rivoluzionaria sui microprocessori flessibili. In particolare, Emre Ozer, Senior Director of Processor Development presso Pragmatic, ha svolto il ruolo di ricercatore principale del progetto. Lo studio ha inoltre ricevuto il supporto di esperti hardware e software, tra cui Qamcom. Inoltre, hanno partecipato ingegneri dell’Università di Harvard.

Aziende che Possono Integrare i Microprocessori Flessibili e Prosperare

Ci sono diverse aziende che potrebbero integrare questa tecnologia e migliorare le loro offerte. Attualmente queste società dipendono da chip su misura, il che ha aumentato i loro prezzi e ridotto la durabilità. L’integrazione delle opzioni Flex-RV potrebbe contribuire a ridurre le dimensioni e i costi delle loro offerte in futuro.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ) è un attore importante nel settore sanitario fin dal 1888, quando è stata fondata dal dottor Abbott per diffondere i suoi granuli medicinali alcaloidi nel paese. Entro il 1907, l’azienda era diventata un fornitore internazionale di medicinali e prodotti per la salute. Oggi è un leader nel campo dei dispositivi medici e dei wearables.

ABT Grafico dei prezzi

Abbott Laboratories offre diversi wearables che aiutano i pazienti a monitorare la loro salute in tempo reale. Questi dispositivi potrebbero vedere notevoli miglioramenti insieme a costi più bassi se fossero utilizzati microprocessori flessibili nella produzione. Oggi, Abbott Laboratories ha una capitalizzazione di mercato di circa +$194,7 Mrd, rendendola un’aggiunta saggia a qualsiasi portafoglio che cerca esposizione al settore dei wearables per la salute.

Futuro dei Microprocessori Flessibili

Il futuro della tecnologia di microprocessori flessibili è promettente. Esiste una forte domanda di wearables e dispositivi elettronici monouso in diversi settori. Immaginate imballaggi intelligenti che rivelano dettagli chiave sul prodotto che state acquistando, test sanitari intelligenti monouso e molto altro.
Tutti questi progressi potrebbero diventare comuni nei prossimi mesi se la tecnologia di microprocessori flessibili decollerà. Per ora, questa ricerca rappresenta una svolta nella corsa per creare elettronica pieghevole.
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