Vouwbare Schermen Zijn Snel Geavanceerd. Nu Buigen Microprocessors Ook.

De markt voor vouwbare schermen heeft de afgelopen jaren een aantal belangrijke ontwikkelingen gezien, met de eerste consumentenversies die nu beschikbaar zijn. Deze flexibele apparaten hebben geholpen bij het veranderen van de mogelijkheden en de manier waarop mensen hun elektronica gebruiken. Nu is het tijd voor flexibele microprocessors om zich bij het feest aan te sluiten. Hieronder volgt wat u moet weten over deze innovatieve apparaten en hoe ze de elektronica-markt in de toekomst kunnen veranderen.

Halfgeleiders

Halfgeleiders werden voor het eerst uitgevonden in de jaren 1800 en zijn sindsdien een cruciaal onderdeel geworden van moderne diodes, transistors en geïntegreerde schakelingen. Deze apparaten kunnen op verschillende manieren worden gemaakt en gebruiken verschillende kernmaterialen, waaronder silicium, germanium en galliumarsenide. Halfgeleiders zijn een belangrijk bouwsteen van de huidige geavanceerde technologie, waaronder quantum computing, kunstmatige intelligentie en edge computing.

Gezien de kritieke rol die halfgeleiders spelen in de moderne elektronica, is het niet verwonderlijk dat er veel moeite is gestoken in het verbeteren van de vorm, de mogelijkheden en de stroomverbruiksvereisten van deze apparaten. Een van de gebeurtenissen die onlangs veel opwinding heeft veroorzaakt in de industrie, is de introductie van de Flex-RV-chipserie van Pragmatic Semiconductor.

Flex-RV

Flex-RV is een van de eerste producten die zijn gelanceerd door FlexIC Foundry. Deze eenheden zijn de eerste flexibele 32-bit, lagekostenmicroprocessors die commercieel beschikbaar zijn gekomen. Ze bieden een reeks voordelen die op een dag kunnen worden gezien in een enorme reeks slimme apparaten over de hele wereld. Slimme apparaten, in het bijzonder, kunnen functioneren op microprocessors met lage kloksnelheden, waardoor ze een ideale sector zijn om de Flex-RV te integreren.

Source – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Flexibele Microprocessors Studie

De Flex-RV werd onthuld in een recente studie die is gepubliceerd in de Nature Journal en die het concept van flexibele microprocessors, hun werking, toepassingen en algehele prestaties bespreekt. Het rapport onthult dat de Flex-RV gebruikmaakt van een 32-bit microprocessor op basis van een open RISC-V-ontwerp, waardoor meer innovatie mogelijk wordt zonder beperkingen van fabrikanten.

Opvallend is dat de programmeerbare processor programma’s kan uitvoeren die zijn geschreven in verschillende hoge-talige talen, waardoor de zorgen over inbedrijfstelling en compatibiliteit worden verminderd. De studie gaat diep in op de functionaliteit van de microprocessor onder normale en gebogen omstandigheden. Als de eerste buigbare niet-silicium RISC-V-microprocessor waren onderzoekers enthousiast om de mogelijkheden van de 32-bit microprocessor te testen.

ML-mogelijkheden

Een van de meest unieke aspecten van het onderzoek en de nieuwe chipindeling was de integratie van ML (Machine Learning)-mogelijkheden. De ingenieurs hebben met succes een programmeerbare ML-hardwareversneller in het apparaat ingebed. Specifiek gebruikten ze indiumgalliumzinkoxide (IGZO) dunne-filmtransistors (TFT’s) om de propriëtaire SIMD (single instruction multiple data)-engine te ondersteunen. Deze engine speelt een belangrijke rol in matrixvermenigvuldiging en post-processingoperaties.

Flexibele Microprocessors Test

De ingenieurs begonnen met het testen van hun apparaat, dat gebruikmaakte van indiumgalliumzinkoxide dunne-filmtransistors op een flexibele polyimide-substraat. Opvallend was dat de buigbare microprocessor een dikte had van 30 µm. Het proces begon met het bevestigen van de processor aan een ultradunne flexibele PCB met een dikte van 45 µm. Om deze taak uit te voeren, moesten de ingenieurs een nieuwe productiemethode creëren, genaamd over-edge printing (OEP).

De chip was ontworpen om te functioneren als een systeem-op-een-chip (SOC) rond de Serv CPU. Opvallend is dat de Serv CPU zich onderscheidt van traditionele CPU’s doordat de 32-bit processor instructies bit voor bit uitvoert. Deze aanpak verlaagt de hardware-eisen voor berekeningen. Het biedt ook lage ontwerpencomplexiteit, waardoor de fabricage- en integratiekosten worden verlaagd.

Onderzoekers hebben de Server CPU en de buigbare microprocessor verbonden. Bovendien hebben ze een registerbestand (RF), een debugschakelaar, een multiplexorschakelaar, een on-chip RAM-blok, een arbiter, een Random Access Memory (RAM)-interface en een General-purpose Input/Output (GPIO)-interface geïntegreerd. Deze strategie vereiste dat de chip een off-chipgeheugen gebruikte om toegang te krijgen tot code. Als zodanig was een aangepaste Serial Peripheral Interface (SPI) ook vereist.

Flexibele Microprocessors Resultaten

De testresultaten toonden de succesvolle werking van de flexibele microprocessor. De Flex-RV, geassembleerd op een FlexPCB, werd geklokt bij snelheden van 60 kHz. Deze prestatie werd niet belemmerd door het buigen van de microprocessor totdat een kromming van +5 mm werd bereikt, wat een enorme upgrade is ten opzichte van de broze chips van vandaag.

Het team registreerde vervolgens het elektrische verbruik tijdens het uitvoeren van testprogramma’s. Ze waren enthousiast om te zien dat de flexibele microprocessor de vereiste prestaties kon leveren terwijl hij minder dan 6 mW aan energie verbruikte. Specifiek was er slechts een 4,3% prestatievariatie in vergelijking met traditionele chips gemiddeld. Deze testresultaten demonstreren het enorme potentieel dat de Flex-RV-chipset in petto heeft.

Voordelen van Flexibele Microprocessors

Er zijn verschillende redenen waarom flexibele microprocessors de toekomst zijn. Ten eerste kunnen ze toegang tot computing democratiseren. Hun ultralage kosten en eenvoudige fabricage zullen integratie verbeteren en ontwikkelaars in staat stellen meer items slim te maken zonder de kosten te verhogen. Als zodanig zullen diegenen die eerder geen toegang hadden tot slimme technologie, deze systemen snel kunnen gaan gebruiken.

Ultralage Kosten

In vergelijking met de beste chipfabrieken van vandaag, bespaart de buigbare microverwerking fabrikanten en consumenten over de hele linie. Het subdollarproductieproces is veel lager dan het gebruik van silicium. Een groot deel van de productiekosten van siliciumchips van vandaag is gebaseerd op het feit dat ze in specifieke locaties moeten worden geplaatst. Het gebruik van lagekostenflexibele microprocessors kan helpen de afhankelijkheid van deze dure en vaak state-of-the-art siliciumchipfabrieken te verminderen, waardoor de kostenbesparingen nog verder worden verbeterd.

Open Source

Een andere belangrijke reden waarom de Flex-RV een game-changer is, is dat het open source is. Open-sourceprojecten bieden verschillende voordelen. Ten eerste helpen ze innovatie te stimuleren, omdat iedereen kan interactie hebben en de functionaliteiten ervan uitbreiden. Bovendien verlagen ze de kosten, omdat er geen licentiekosten hoeven te worden betaald, die innovatie beperken. Als zodanig kan de Flex-RV concurreren met propriëtaire aanbieders zoals x86 van Intel & AMD, en ARMvX van Arm.

Duurzaam

Duurzaamheid is nog een ander voordeel dat niet over het hoofd kan worden gezien. De siliciumchips van vandaag zijn broos en zeer gevoelig voor omgevingsfactoren. Hun onbuigzame aard betekent dat ze zijn aangepast om in elke gebruiksituatie te passen. Deze pasvorm kan de duurzaamheid verder verlagen. Het elimineren van de rigide chipverpakking die siliciumborden gebruiken, stelt ontwikkelaars in staat om meer nuttige en robuuste chips te creëren.

Lage Energievereisten

De Flex-RV-chipset biedt redelijke prestaties met minimale energieverbruiksvereisten. Opvallend is dat de Flex-RV-chip kan werken bij 60 kHz en slechts ongeveer 6 mW aan stroom verbruikt. Dit lagere energieverbruik resulteert in een kleinere carbon footprint, minder warmteafgifte en minder schade aan het milieu.

Snel Omslag

Een ander groot voordeel dat de nieuwe Flex-RV-chips met zich meebrengen, is de snelle omslag. Ze vereisen minder materiaal en een minder complex productieproces. Als zodanig kunnen deze chips in minder tijd worden gemaakt en met niet-recurrente ingenieurskosten.

Innovatie Stimuleren

Misschien wel de grootste aantrekkingskracht van de nieuwe flexibele microprocessortechnologie is dat het een nieuwe tijdperk van innovatie zal inluiden. Deze lagekostenmicroprocessors zullen ingenieurs in staat stellen meer items slim te maken, waardoor de interconnectiviteit en bruikbaarheid voor consumenten worden verbeterd. Het zal ook resulteren in meer samenhang tussen onderwijs, academisch en industrieel onderzoek.

Onderzoekers

Pragmatic Semiconductor is het bedrijf achter het baanbrekende onderzoek naar flexibele microprocessors. Specifiek was Emre Ozer, Senior Director of Processor Development bij Pragmatic, de leidende onderzoeker voor het project. De studie omvatte ook ondersteuning van hardware- en software-experts, waaronder Qamcom. Bovendien namen ingenieurs van Harvard University deel.

Bedrijven die Flexibele Microprocessors kunnen Integreren en Succesvol Zijn

Er zijn verschillende bedrijven die deze technologie kunnen integreren en hun aanbod kunnen verbeteren. Deze bedrijven zijn momenteel afhankelijk van op maat gemaakte chips, wat hun prijzen heeft verhoogd en hun duurzaamheid heeft verlaagd. De integratie van Flex-RV-opties kan helpen de grootte en kosten van hun aanbod in de toekomst te verlagen.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories is sinds 1888, toen het werd opgericht door Dr. Abbott om zijn alkaloidmedicinale granules in het land te verspreiden, een belangrijke speler in de gezondheidszorgsector. Against 1907 was het bedrijf uitgegroeid tot een internationale aanbieder van medicijnen en gezondheidsproducten. Vandaag is het een topuitvoerder op het gebied van medische apparaten en wearables.

(ABT )

Abbott Laboratories biedt verschillende wearables aan die patiënten helpen hun gezondheid in real-time te volgen. Deze apparaten kunnen aanzienlijke verbeteringen zien, evenals lagere kosten, als flexibele microprocessors in de productie worden gebruikt. Vandaag heeft Abbott Laboratories een marktkapitalisatie van ongeveer +$194,7B, waardoor het een verstandige toevoeging is aan elke portefeuille die blootstelling zoekt aan de wearables-gezondheidssector.

Toekomst van Flexibele Microprocessors

De toekomst van flexibele microprocessortechnologie is rooskleurig. Er is een sterke vraag naar wearables en single-use elektronica in verschillende industrieën. Stel je voor dat slimme verpakkingen belangrijke details over het product dat je koopt onthullen, single-use slimme gezondheidstests en nog veel meer.

Al deze vooruitgang kan in de komende maanden gemeengoed worden als de flexibele microprocessortechnologie van de grond kan komen. Voor nu vertegenwoordigt dit onderzoek een keerpunt in de race om buigbare elektronica te creëren.

Leer over andere interessante computingprojecten hier.