접이식 화면이 빠르게 발전했습니다. 이제 마이크로프로세서도 구부러지고 있습니다.

접이식 화면 시장은 지난 몇 년 동안 큰 발전을 이루었으며, 이제 첫 번째 소비자 버전이 출시되었습니다. 이러한 유연한 디바이스는 전자 제품의 기능과 사용 방식을 변화시키는 데 기여했습니다. 이제 유연한 마이크로프로세서가 그 재미에 동참할 차례입니다. 이 혁신적인 디바이스에 대해 알아야 할 사항과 앞으로 전자 시장을 어떻게 재구성할 수 있는지 살펴보겠습니다.

반도체

반도체는 19세기 중반에 처음 발명되었으며, 이후 오늘날의 다이오드, 트랜지스터 및 집적 회로에서 핵심 요소가 되었습니다. 이러한 디바이스는 다양한 방법으로 제작될 수 있으며 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소 등 여러 핵심 재료를 사용합니다. 반도체는 양자 컴퓨팅, 인공지능, 엣지 컴퓨팅 등 오늘날의 첨단 기술에서도 핵심 구성 요소입니다.
반도체가 현대 전자기기에서 수행하는 핵심 역할을 고려하면, 이러한 소자의 형태와 성능, 소비 전력을 개선하기 위해 많은 노력이 이루어졌다는 사실은 놀랍지 않습니다. 최근 업계의 큰 관심을 받은 사례 중 하나가 Pragmatic Semiconductor의 Flex-RV 칩 시리즈 출시입니다.

Flex-RV

Flex-RV는 FlexIC 기술을 활용한 초기 연구 시제품 가운데 하나입니다. 저렴한 비실리콘 32비트 마이크로프로세서를 구부릴 수 있게 만든 연구 성과로, 낮은 클럭 주파수로도 작동하는 스마트 기기에 활용될 가능성이 있습니다.

출처 – Pragmatic Semiconductor의 유연 마이크로프로세서

유연 마이크로프로세서 연구

Flex‑RV는 최근 네이처 학술지에 발표된 연구에서 소개되었습니다. 이 연구는 유연 마이크로프로세서 개념, 작동 방식, 적용 분야 및 전반적인 성능에 대해 다룹니다. 보고서에 따르면 Flex‑RV는 오픈 RISC‑V 설계를 기반으로 하는 32비트 마이크로프로세서를 사용하여 제조업체의 제한 없이 더 많은 혁신을 가능하게 합니다.
특히, 프로그래머블 프로세서는 여러 고급 언어로 작성된 프로그램을 실행할 수 있어 도입 및 호환성 문제를 줄여줍니다. 연구는 일반 상태와 굽힌 상태에서 마이크로프로세서의 기능을 심도 있게 보여줍니다. 최초의 굽힐 수 있는 비실리콘 RISC‑V 마이크로프로세서로서, 연구자들은 32비트 마이크로프로세서의 성능을 테스트하고자 했습니다.

머신러닝 기능

연구와 새로운 칩 설계에서 가장 독특한 측면 중 하나는 머신러닝(ML) 기능을 포함한 것이었습니다. 엔지니어들은 프로그래머블 ML 하드웨어 가속기를 디바이스에 성공적으로 삽입했습니다. 구체적으로 팀은 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하여 독점 SIMD(단일 명령 다중 데이터) 엔진을 지원했습니다. 이 엔진은 행렬 곱셈 및 후처리 작업에서 중요한 역할을 합니다.

유연 마이크로프로세서 테스트

엔지니어들은 유연한 폴리이미드 기판 위에 인듐 갈륨 아연 산화물 박막 트랜지스터를 사용한 디바이스 테스트를 시작했습니다. 특히, 굽힐 수 있는 마이크로프로세서의 두께는 30 µm였습니다. 이 과정은 45 µm 두께의 초박형 유연 PCB에 프로세서를 고정하는 것으로 시작되었습니다. 이를 위해 엔지니어들은 오버‑엣지 프린팅(OEP)이라는 새로운 제조 방식을 개발해야 했습니다.

이 칩은 Serv CPU를 중심으로 시스템 온 칩(SoC)으로 작동하도록 설계되었다. 특히 Serv CPU는 32비트 프로세서가 명령을 비트 단위로 실행한다는 점에서 기존 CPU와 다르다. 이 방식은 연산에 필요한 하드웨어 요구량을 줄인다. 또한 설계 복잡도가 낮아 제조 및 통합 비용을 절감한다.

연구진은 Serv CPU와 구부러지는 마이크로프로세서를 연결했다. 또한 레지스터 파일(RF), 디버그 스위치, 멀티플렉서 스위치, 온칩 RAM 블록, 중재기, 임의 접근 메모리(RAM) 인터페이스, 범용 입출력(GPIO) 인터페이스를 통합했다. 이 방식에서는 칩이 코드에 접근하기 위해 외부 메모리를 사용해야 했다. 따라서 맞춤형 직렬 주변장치 인터페이스(SPI)도 필요했다.

유연 마이크로프로세서 결과

시험 결과, FlexPCB에 장착한 Flex-RV는 60kHz에서 6mW 미만의 전력을 소비하며 작동했습니다. 굽힘 반경을 3mm까지 줄여도 프로그램을 정상적으로 실행했습니다.
평평한 상태와 비교한 평균 성능 변화는 2.3% 속도 향상부터 4.3% 속도 저하까지였습니다. 이는 기존 실리콘 칩과의 성능 비교가 아니라 같은 장치의 평평한 상태와 구부린 상태를 비교한 수치입니다.

유연 마이크로프로세서의 장점

유연 마이크로프로세서가 미래인 이유는 여러 가지가 있습니다. 첫째, 컴퓨팅 접근성을 민주화할 수 있습니다. 초저비용과 제조 용이성은 통합을 개선하고 개발자가 비용을 늘리지 않고 더 많은 제품을 스마트하게 만들 수 있게 합니다. 따라서 이전에 스마트 기술을 활용하지 못했던 사람들도 빠르게 이러한 시스템에 접근하게 될 것입니다.

초저비용

오늘날 최고의 칩 파운드리를 비교했을 때, 굽힐 수 있는 마이크로프로세싱은 제조업체와 소비자 모두에게 비용을 절감합니다. 1달러 이하의 제조 공정은 실리콘을 사용하는 것보다 훨씬 저렴합니다. 현재 실리콘 칩의 제조 비용 대부분은 디바이스를 특정 위치에 맞추어야 하는 데서 비롯됩니다. 저비용 유연 마이크로프로세서를 사용하면 이러한 비싸고 종종 최첨단인 실리콘 칩 파운드리에 대한 의존도를 낮춰 비용 절감 효과를 더욱 높일 수 있습니다.

오픈 소스

Flex‑RV가 게임 체인저인 또 다른 주요 이유는 오픈 소스라는 점입니다. 오픈 소스 프로젝트는 다양한 장점을 제공합니다. 첫째, 누구나 기능에 참여하고 확장할 수 있어 혁신을 촉진합니다. 또한, 혁신을 제한하는 라이선스 비용이 없으므로 비용을 낮출 수 있습니다. 따라서 Flex‑RV는 Intel (INTC ) 및 AMD의 x86, Arm의 ARMvX와 같은 독점 공급업체와 경쟁할 수 있습니다.

내구성

내구성은 간과할 수 없는 또 다른 장점입니다. 오늘날의 실리콘 칩은 부서지기 쉬우며 환경 조건에 매우 민감합니다. 유연하지 않은 특성 때문에 모든 사용 사례에 맞게 맞춤화되어야 합니다. 이러한 맞춤형 설계는 내구성을 더욱 감소시킬 수 있습니다. 실리콘 보드가 사용하는 경직된 칩 패키지를 없애면 개발자는 보다 유용하고 견고한 칩을 만들 수 있습니다.

낮은 에너지 요구 사항

Flex‑RV 칩셋은 최소한의 에너지 소비로 합리적인 성능을 제공합니다. 특히 Flex‑RV 칩은 60 kHz에서 동작하면서 약 6 mW의 전력만 소비합니다. 이러한 낮은 에너지 소비는 탄소 발자국 감소, 열 발생 감소 및 환경 피해 최소화로 이어집니다.

빠른 출시

새로운 Flex‑RV 칩이 시장에 제공하는 또 다른 큰 장점은 빠른 출시입니다. 이 칩은 재료 사용량이 적고 제조 공정이 훨씬 간단합니다. 따라서 이러한 칩은 더 짧은 시간 안에 일회성 개발 비용을 들여 제작될 수 있습니다.

혁신 촉진

새로운 유연 마이크로프로세서 기술의 가장 큰 매력 중 하나는 혁신의 새로운 시대를 열어줄 것이라는 점입니다. 이러한 저비용 마이크로프로세서는 엔지니어가 더 많은 제품을 스마트하게 만들어 소비자의 상호 연결성과 유용성을 향상시킬 수 있게 합니다. 또한 교육, 학계 및 산업 연구 간의 연계성을 강화할 것입니다.

연구자들

Pragmatic Semiconductor는 유연 마이크로프로세서에 대한 획기적인 연구를 수행한 기업입니다. 구체적으로 Pragmatic의 프로세서 개발 수석 이사인 Emre Ozer가 프로젝트의 주요 연구원으로 활동했습니다. 이 연구에는 Qamcom을 포함한 하드웨어 및 소프트웨어 전문가들의 지원도 포함되었습니다. 또한 Harvard University의 엔지니어들도 참여했습니다.

유연 마이크로프로세서를 통합하고 성장할 수 있는 기업들

이 기술을 통합하여 제품을 개선할 수 있는 기업이 여러 곳 있습니다. 이들 기업은 현재 맞춤형 칩에 의존하고 있어 가격이 상승하고 내구성이 감소했습니다. Flex‑RV 옵션을 통합하면 향후 제품의 크기와 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ) 는 1888년 Dr. Abbott이 알칼로이드 의약 과립을 전국에 보급하기 위해 설립한 이후 의료 분야의 주요 기업으로 자리 잡았습니다. 1907년까지 회사는 의약품 및 건강 제품을 제공하는 국제 기업으로 성장했습니다. 오늘날 이 기업은 의료 기기 및 웨어러블 분야에서 최고의 성과를 내고 있습니다.

ABT 가격 차트

Abbott Laboratories는 환자가 실시간으로 건강을 추적할 수 있도록 돕는 다양한 웨어러블 제품을 제공합니다. 이러한 디바이스에 유연 마이크로프로세서를 적용하면 비용 절감과 함께 큰 개선이 기대됩니다. 현재 Abbott Laboratories의 시가총액은 약 1,947억 달러이며, 웨어러블 헬스 분야에 노출을 원하는 포트폴리오에 현명한 추가가 될 것입니다.

유연 마이크로프로세서의 미래

유연 마이크로프로세싱 기술의 미래는 밝습니다. 여러 산업에서 웨어러블 및 일회용 전자 제품에 대한 강력한 수요가 있습니다. 구매하는 제품의 주요 정보를 표시하는 스마트 포장, 일회용 스마트 헬스케어 테스트 등 다양한 상상을 해볼 수 있습니다.

이러한 모든 발전은 유연 마이크로프로세싱 기술이 본격화된다면 향후 몇 달 안에 일상화될 수 있습니다. 현재 이 연구는 굽힐 수 있는 전자 제품을 만들기 위한 경쟁에서 전환점이 되고 있습니다.

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