Katlanabilir Ekranlar Hızla Gelişti. Şimdi Mikroişlemciler de Bükülüyor.

Katlanabilir ekranlar son yıllarda önemli ilerlemeler kaydetti ve ilk tüketici ürünleri piyasaya çıktı. Bu esnek cihazlar, elektronik ürünlerin yeteneklerini ve kullanım biçimlerini değiştirdi. Şimdi sıra esnek mikroişlemcilerde. Bu yenilikçi cihazlar ve elektronik pazarına olası etkileri hakkında bilmeniz gerekenler şöyle.

Yarı İletkenler

Yarı iletkenler 19. yüzyıldan bu yana araştırılıyor ve günümüzün diyot, transistör ve entegre devrelerinin temelini oluşturuyor. Silisyum, germanyum ve galyum arsenit gibi malzemelerle farklı yöntemler kullanılarak üretilebiliyorlar. Kuantum bilişim, yapay zekâ ve uç bilişim gibi gelişmiş teknolojilerde de önemli rol oynuyorlar.

Modern elektronikteki bu kritik rol, biçimlerini, yeteneklerini ve güç gereksinimlerini iyileştirmek için yoğun çaba harcanmasını açıklıyor. Pragmatic Semiconductor’ın Flex-RV mikroişlemcisi bu alandaki dikkat çekici gelişmelerden biri.

Flex-RV

Flex-RV, FlexIC üretim teknolojisinden yararlanan ilk ürün örneklerinden biridir. Düşük maliyetli, esnek 32 bit mikroişlemciler için bir araştırma gösterimi sunar. Düşük saat frekanslarıyla çalışabilen akıllı cihazlarda geniş kullanım potansiyeline sahiptir.

Kaynak – Pragmatic Semiconductor Esnek Mikroişlemci

Esnek Mikroişlemciler Çalışması

Flex-RV, Nature dergisinde yayımlanan bir çalışmada tanıtıldı. Çalışma esnek mikroişlemcinin tasarımını, işleyişini, uygulamalarını ve performansını inceliyor. Açık RISC-V komut kümesine dayanan 32 bit işlemci, üreticiye özel komut kümesi kısıtlamalarını azaltıyor.

Programlanabilir işlemci, yüksek seviyeli dillerle yazılan programları çalıştırabiliyor. Araştırmada hem düz hem de bükülmüş durumdaki işlevselliği test edildi. Silisyum kullanmayan bükülebilir bir RISC-V işlemcisi olarak yeni uygulama alanları hedefliyor.

ML (Makine Öğrenimi) Yetkinlikleri

Çalışmanın önemli yönlerinden biri makine öğrenimi yeteneklerinin eklenmesi. Mühendisler programlanabilir bir makine öğrenimi donanım hızlandırıcısını işlemciye entegre etti. İndiyum galyum çinko oksit (IGZO) ince film transistörleri, SIMD yani tek komutla çoklu veri işleyen motoru destekliyor. Bu motor matris çarpımı ve son işleme görevlerinde kullanılıyor.

Esnek Mikroişlemciler Testi

Cihaz, esnek poliimid altlık üzerinde IGZO ince film transistörleriyle üretildi. Mikroişlemcinin kalınlığı 30 µm idi. Araştırmacılar bunu 45 µm kalınlığındaki esnek baskılı devre kartına bağladı. Bunun için kenar üzerinden baskı, yani over-edge printing (OEP), adlı bir bağlantı yöntemi geliştirdiler.

Çip, SERV işlemci çekirdeği etrafında bir yonga üzerinde sistem (SoC) olarak tasarlandı. SERV, 32 bit işlemleri bitler hâlinde sırayla yürüterek gerekli donanımı azaltıyor. Bu yaklaşım tasarım karmaşıklığını ve entegrasyon maliyetini düşürmeye yardımcı oluyor.

Araştırmacılar SERV çekirdeğine yazmaç dosyası, hata ayıklama anahtarı, çoklayıcı, çip içi RAM bloğu, hakem devresi, RAM arayüzü ve genel amaçlı giriş/çıkış (GPIO) arayüzü ekledi. Program koduna erişmek için çip dışı belleğe ihtiyaç duyulduğundan özel bir Seri Çevresel Arayüz (SPI) de kullanıldı.

Esnek Mikroişlemciler Sonuçları

Testler, esnek mikroişlemcinin çalıştığını gösterdi. FlexPCB üzerine yerleştirilen Flex-RV, 60 kHz hızda ve 6 mW’tan düşük güç tüketimiyle program çalıştırdı. Bükülme yarıçapı 3 mm’ye kadar düşürüldüğünde de doğru çalışmayı sürdürdü.

Düz durumdaki çalışmaya kıyasla ortalama performans değişimi, %2,3 hızlanma ile %4,3 yavaşlama arasında kaldı. Bu karşılaştırma geleneksel işlemcilerle değil, aynı cihazın düz ve bükülmüş hâlleri arasındadır.

Esnek Mikroişlemcilerin Faydaları

Esnek mikroişlemciler, düşük maliyet ve üretim kolaylığı sayesinde bilgi işlem yeteneklerinin daha fazla ürüne eklenmesini sağlayabilir. Bu, akıllı teknolojileri daha geniş bir kullanıcı kitlesine ulaştırabilir.

Ultra Düşük Maliyet

Silisyum tabanlı bazı çözümlere kıyasla hedeflenen bir doların altındaki maliyet, basit uygulamalar için önemli olabilir. Esnek mikroişlemciler, küçük ve biçim kısıtlaması olan ürünlere entegrasyonu kolaylaştırarak belirli kullanım alanlarında toplam maliyeti azaltabilir.

Açık Kaynak

Flex-RV’nin önemli özelliklerinden biri açık RISC-V mimarisini kullanmasıdır. Açık tasarımlar işbirliğini ve yeni özelliklerin geliştirilmesini kolaylaştırabilir; komut kümesi lisans ücretlerini de azaltabilir. Bu yaklaşım, Intel (INTC ) & AMD’nin x86 çözümleri ve Arm mimarileri gibi tescilli seçeneklerden farklıdır.

Dayanıklı

Esneklik, mekanik dayanıklılık açısından da yararlı olabilir. Silisyum çipler kırılgandır ve rijit paketleme gerektirir. Bükülebilen işlemciler, geliştiricilere farklı biçimlerde ürünler tasarlama ve bazı uygulamalarda mekanik kısıtları azaltma olanağı sunar.

Düşük Enerji Gereksinimleri

Flex-RV, düşük güç gerektiren uygulamalar için makul bir performans sunar. Yaklaşık 60 kHz hızda 6 mW’tan düşük güç tüketir. Azalan güç ihtiyacı, ısı üretimini ve bazı uygulamaların enerji gereksinimlerini sınırlamaya yardımcı olabilir.

Hızlı Üretim Süresi

Bir başka olası avantaj daha kısa üretim süresidir. Daha az malzeme ve daha basit süreçler, geliştirme ve üretim hazırlığını hızlandırabilir. Böylece tek seferlik mühendislik giderleri de azaltılabilir.

Yeniliği Teşvik Etmek

Bu düşük maliyetli işlemciler, daha fazla nesneye akıllı işlevler eklenmesini sağlayabilir. Açık donanım yaklaşımı, eğitim, akademik araştırma ve sanayi arasında işbirliğini de güçlendirebilir.

Araştırmacılar

Araştırmanın arkasında Pragmatic Semiconductor bulunuyor. Şirketin İşlemci Geliştirme Kıdemli Direktörü Emre Ozer projeye liderlik etti. Qamcom’un donanım ve yazılım uzmanları ile Harvard Üniversitesi mühendisleri de çalışmaya katıldı.

Esnek Mikroişlemcileri Entegre Ederek Başarılı Olabilecek Firmalar

Çeşitli şirketler esnek işlemcileri kullanarak ürünlerini geliştirebilir. Belirli biçimlere sığdırılan mevcut çiplerin yerine uygun esnek seçenekler kullanılması, bazı ürünlerin boyutunu ve maliyetini azaltabilir.

1. Abbott Laboratories (ABT)

Abbott Laboratories (ABT ), Dr. Abbott tarafından 1888’de kuruldu. İlk faaliyetleri alkaloit ilaç granüllerine dayanıyordu. 1907’ye gelindiğinde uluslararası bir ilaç ve sağlık ürünleri sağlayıcısına dönüşmüştü. Bugün tıbbi cihazlar ve giyilebilir sağlık teknolojilerinde önemli bir üreticidir.

ABT Fiyat Grafiği

Abbott, hastaların sağlık durumlarını gerçek zamanlı izlemelerine yardımcı olan giyilebilir cihazlar sunar. Esnek mikroişlemciler bazı ürünlerde geliştirme ve maliyet avantajı sağlayabilir. Makalenin yazıldığı dönemde şirketin piyasa değeri yaklaşık 194,7 milyar dolar olarak veriliyordu.

Esnek Mikroişlemcilerin Geleceği

Birçok sektörde giyilebilir cihazlara ve tek kullanımlık elektronik ürünlere talep var. Satın alınan ürün hakkında bilgi veren akıllı ambalajlar veya tek kullanımlık sağlık testleri, esnek mikroişlemcilerin olası uygulamaları arasında.

Teknoloji geliştikçe bu tür uygulamalar yaygınlaşabilir. Şimdilik araştırma, bükülebilir elektronik ürünlere doğru önemli bir adım niteliğinde.

Diğer ilginç bilgi işlem projelerini buradan inceleyin.