Telas dobráveis avançaram rapidamente. Agora os microprocessadores também estão se curvando.

O mercado de telas dobráveis viu grandes avanços nos últimos anos, com as primeiras versões para consumidores já disponíveis. Esses dispositivos flexíveis ajudaram a mudar as capacidades e a forma como as pessoas utilizam seus eletrônicos. Agora, é hora dos microprocessadores flexíveis entrarem na brincadeira. Veja o que você precisa saber sobre esses dispositivos inovadores e como eles podem remodelar o mercado de eletrônicos no futuro.

Semicondutores

Os semicondutores foram inventados pela primeira vez em meados do século XIX e desde então se tornaram um elemento crucial nos diodos, transistores e circuitos integrados atuais. Esses dispositivos podem ser fabricados por diversos métodos e utilizam vários materiais básicos, incluindo silício, germânio e arsenieto de gálio. Os semicondutores também são um bloco de construção essencial das tecnologias avançadas de hoje, como computação quântica, inteligência artificial e computação de borda.
Dado o papel crítico que os semicondutores desempenham na eletrônica moderna, não é surpreendente saber que tem havido um esforço considerável para melhorar a forma, as capacidades e os requisitos de consumo de energia desses dispositivos. Um evento que recentemente gerou grande entusiasmo na indústria foi a introdução da série de chips Flex‑RV da Pragmatic Semiconductor.

Flex-RV

Flex-RV é um dos primeiros produtos lançados pela FlexIC Foundry. Estas unidades são os primeiros microprocessadores flexíveis de 32 bits e baixo custo a se tornarem comercialmente disponíveis. Elas oferecem uma série de benefícios que podem, um dia, ser vistos em uma enorme variedade de dispositivos inteligentes globalmente. Dispositivos inteligentes, em particular, podem funcionar com microprocessadores de baixa frequência de clock, tornando este setor ideal para integrar o Flex‑RV.

Fonte – Pragmatic Semiconductor Flexible Microprocessor

Estudo sobre Microprocessadores Flexíveis

O Flex‑RV foi apresentado em um estudo recente publicado na Nature Journal que discute o conceito de microprocessador flexível, seu funcionamento, aplicações e desempenho geral. O relatório revela que o Flex‑RV utiliza um microprocessador de 32 bits baseado em um design aberto RISC‑V, permitindo mais inovação sem restrições por parte dos fabricantes.
Notavelmente, o processador programável pode executar programas escritos em várias linguagens de alto nível, reduzindo preocupações de integração e compatibilidade. O estudo aprofunda-se, demonstrando a funcionalidade do microprocessador em condições normais e dobradas. Como o primeiro microprocessador RISC‑V não‑silício dobrável, os pesquisadores estavam ansiosos para testar as capacidades do microprocessador de 32 bits.

Capacidades de ML

Um dos aspectos mais únicos da pesquisa e do novo layout do chip foi a inclusão de capacidades de ML (Machine Learning). Os engenheiros incorporaram com sucesso um acelerador de hardware ML programável ao dispositivo. Especificamente, a equipe utilizou transistores de filme fino de óxido de índio gálio zinco (IGZO) para suportar o motor proprietário SIMD (single instruction multiple data). Esse motor desempenha um papel importante na multiplicação de matrizes e nas operações de pós‑processamento.

Teste de Microprocessadores Flexíveis

Os engenheiros iniciaram os testes do dispositivo, que utilizou transistores de filme fino de óxido de índio gálio zinco em um substrato flexível de poliimida. Notavelmente, o microprocessador dobrável tinha uma espessura de 30 µm. O processo começou fixando o processador a um PCB flexível ultrafino com espessura de 45 µm. Para realizar essa tarefa, os engenheiros precisaram criar um novo método de fabricação chamado over‑edge printing (OEP).

O chip foi projetado para operar como um system‑on‑a‑chip (SOC) em torno do Serv CPU. Notavelmente, o Serv CPU difere das CPUs tradicionais porque seu processador de 32 bits executa comandos bit a bit. Essa abordagem reduz a demanda por hardware computacional. Também oferece baixa complexidade de design, diminuindo os custos de fabricação e integração.

Os pesquisadores conectaram o Server CPU ao microprocessador dobrável. Além disso, integraram um arquivo de registradores (RF), um interruptor de depuração, um interruptor multiplexador,  um bloco de RAM on‑chip, um árbitro, uma interface de Memória de Acesso Aleatório (RAM) e uma interface de Entrada/Saída de Propósito Geral (GPIO). Essa estratégia exigiu que o chip utilizasse memória externa para acessar o código. Dessa forma, também foi necessária uma interface Serial Peripheral Interface (SPI) personalizada.

Resultados de Microprocessadores Flexíveis

Os resultados dos testes demonstraram operações bem‑sucedidas do microprocessador flexível. O Flex‑RV montado em um FlexPCB operou a velocidades de 60 kHz. Esse desempenho não foi comprometido quando o microprocessador foi dobrado até uma curvatura de  +5 mm, o que representa um grande avanço em relação aos chips frágeis atuais.
A equipe então registrou o consumo elétrico ao executar programas de teste. Ficaram entusiasmados ao observar que o microprocessador flexível podia oferecer o desempenho necessário consumindo menos de 6 mW de energia. Especificamente, houve apenas uma variação de desempenho de 4,3 % em comparação com chips tradicionais, em média. Esses resultados de teste demonstram o enorme potencial que o chipset Flex‑RV possui.

Benefícios dos Microprocessadores Flexíveis

Existem várias razões pelas quais os microprocessadores flexíveis são o futuro. Primeiro, eles podem democratizar o acesso à computação. Seu custo ultra‑baixo e facilidade de fabricação melhorarão a integração e permitirão que desenvolvedores tornem mais itens inteligentes sem aumentar os custos. Dessa forma, aqueles que antes não podiam usufruir de tecnologia inteligente começarão a ter acesso a esses sistemas rapidamente.

Custo Ultra‑baixo

Quando comparado às melhores fundições de chips atuais, o processamento dobrável economiza fabricantes e consumidores em todos os aspectos. O processo de fabricação sub‑dólar é muito menor do que o uso de silício. Grande parte do custo de fabricação dos chips de silício atuais baseia‑se na necessidade de encaixar os dispositivos em locais específicos. Utilizar microprocessadores flexíveis de baixo custo pode ajudar a reduzir a dependência dessas fundições de chips de silício caras e frequentemente de última geração, aumentando ainda mais a economia de custos.

Código Aberto

Outro motivo importante pelo qual o Flex‑RV é um divisor de águas é que ele é de código aberto. Projetos de código aberto oferecem múltiplas vantagens. Primeiro, eles ajudam a impulsionar a inovação, pois qualquer pessoa pode interagir e desenvolver sobre suas funcionalidades. Além disso, reduzem custos, já que não há necessidade de pagar taxas de licenciamento que limitam a inovação. Dessa forma, o Flex‑RV pode competir com fornecedores proprietários como x86 da Intel (INTC ) & AMD e ARMvX da Arm.

Durável

Durabilidade é outro benefício que não pode ser ignorado. Os chips de silício atuais são frágeis e muito sensíveis às condições ambientais. Sua natureza inflexível significa que são personalizados para se adequar a cada cenário de uso. Esse ajuste pode ainda reduzir a durabilidade. Eliminar a embalagem rígida que os circuitos de silício utilizam permite que desenvolvedores criem chips mais úteis e robustos.

Baixa Demanda de Energia

O chipset Flex‑RV oferece desempenho razoável com requisitos mínimos de consumo de energia. Notavelmente, o chip Flex‑RV pode operar a 60 kHz consumindo apenas cerca de 6 mW de energia. Esse menor consumo de energia resulta em uma pegada de carbono reduzida, menor geração de calor e menos impacto ambiental.

Rápida Entrega

Outra grande vantagem que os novos chips Flex‑RV trazem ao mercado é a rápida entrega. Eles requerem menos material e um processo de fabricação muito menos complexo. Dessa forma, esses chips podem ser produzidos em menos tempo e com custos de engenharia não recorrentes.

Impulsionar a Inovação

Talvez um dos maiores atrativos da nova tecnologia de microprocessadores flexíveis seja que ela inaugurará uma nova era de inovação. Esses microprocessadores de baixo custo permitirão que engenheiros tornem mais itens inteligentes, melhorando a interconectividade e a utilidade para os consumidores. Também resultará em maior coesão entre a educação, a pesquisa acadêmica e a industrial.

Pesquisadores

A Pragmatic Semiconductor é a empresa por trás da pesquisa inovadora em microprocessadores flexíveis. Especificamente, Emre Ozer, Diretor Sênior de Desenvolvimento de Processadores na Pragmatic, atuou como pesquisador principal do projeto. O estudo também contou com apoio de especialistas em hardware e software, incluindo a Qamcom. Além disso, engenheiros da Universidade de Harvard participaram.

Empresas que podem integrar microprocessadores flexíveis e prosperar

Existem várias empresas que poderiam integrar essa tecnologia e melhorar suas ofertas. Essas companhias atualmente dependem de chips sob medida, o que elevou seus preços e reduziu a durabilidade. A integração das opções Flex‑RV poderia ajudar a reduzir o tamanho e os custos de suas ofertas no futuro.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ) tem sido um grande ator no setor de saúde desde 1888, quando foi fundada pelo Dr. Abbott para ajudar a distribuir seus grânulos medicinais de alcaloide pelo país. Em 1907, a empresa havia se tornado um fornecedor internacional de medicamentos e produtos de saúde. Hoje, é um dos principais desempenhadores no campo de dispositivos médicos e wearables.

ABT Gráfico de preços

Abbott Laboratories oferece vários wearables que ajudam os pacientes a monitorar sua saúde em tempo real. Esses dispositivos poderiam ter grandes melhorias juntamente com custos mais baixos se microprocessadores flexíveis fossem usados na fabricação. Hoje, a Abbott Laboratories tem uma capitalização de mercado de cerca de +$194,7 B, tornando-a uma adição inteligente a qualquer portfólio que busque exposição ao setor de saúde wearables.

Futuro dos Microprocessadores Flexíveis

O futuro da tecnologia de microprocessamento flexível é promissor. Há uma forte demanda por wearables e eletrônicos de uso único em diversos setores. Imagine embalagens inteligentes que revelam detalhes importantes sobre o produto que você está comprando, testes de saúde inteligentes de uso único e muito mais.

Todos esses avanços podem se tornar comuns nos próximos meses se a tecnologia de microprocessamento flexível decolar. Por enquanto, esta pesquisa representa um ponto de virada na corrida para criar eletrônicos dobráveis.

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