PlasticArm SoC, Arm Cortex-M0’ı esnek bir alt tabakaya yerleştiriyor

İngiltere merkezli Arm Research ve PragmatIC tarafından Nature’da bu hafta yayınlanan bir araştırma makalesi, esnek bir alt tabaka üzerinde İnce Film Transistörler (TFT) kullanılarak üretilen bir çip (SoC) üzerinde esnek Arm Cortex-M0 tabanlı bir sistem olan PlasticArm’ı ayrıntılarıyla anlatıyor.

Bu henüz ticari bir çözüm olmasa da, birçok günlük ürüne mikroişlemcileri ve dolayısıyla zekayı dahil etmek için büyük bir potansiyele sahiptir. Arm Research’te seçkin bir mühendis ve makalenin yazarlarından biri olan John Biggs, “Çok düşük maliyetli mikroişlemciler ticari olarak uygulanabilir hale geldikçe, akıllı sensörler, akıllı etiketler ve ambalajlama gibi ilginç kullanım örnekleriyle her türlü pazar açılacaktır” dedi. Smart.Bu cihazları kullanan ürünler, gıda israfını azaltarak ve akıllı yaşam döngüsü takibi yoluyla döngüsel bir ekonomiyi teşvik ederek sürdürülebilirliğe yardımcı olabilir.Kişisel olarak, en büyük etkinin sağlık alanında olabileceğini düşünüyorum – bu teknoloji gerçekten bina izleme için kendini ödünç veriyor sistemleri Sağlıklı akıllı tek kullanımlık doğrudan cilde uygulanabilir

Esnek elektronik cihazlar, geleneksel yarı iletken cihazlardan farklı olarak kağıt, plastik veya metalik folyo gibi alternatif alt tabakalar üzerine inşa edilmiştir. Organikler, metal oksitler veya amorf silikon gibi ince film yarı iletken malzemeleri kullanarak, incelik, uyumluluk ve düşük üretim maliyetleri gibi silikondan elde edilemeyen özellikler sunarlar. TFT’ler, kristal silikon gofretler üzerinde üretilen metal bazlı yarı iletken alan etkili transistörlerden (MOSFET’ler) çok daha düşük bir işleme maliyetiyle esnek substratlar üzerinde üretilebilir.

EE Times, gazetenin diğer yazarlarından biri olan ve PragmatIC’de teknolojiden sorumlu kıdemli başkan yardımcısı olan Katherine Ramsdale ile konuştu. “Bu temelde ne yapabileceğinizi ve elde edilebilecek karmaşıklığı gösteren bir kavram kanıtı. 2013’ten beri Arm ile çalışıyoruz ve şimdi teknolojinin belirli bir olgunluk düzeyinde olduğunu söyleyebiliriz. kapı sayısı elde edilebilir ve ekosistem yerinde.”

Arm Research ve PragmatIC, halka osilatörler, sayaçlar ve kaydırma yazmaç dizileri dahil olmak üzere devre prototipleri oluşturmaya başlayarak 2013 yılında esnek bir kol tabanlı işlemci kullanmanın fizibilitesini araştırmaya başladı. Sensörler, bellekler, ışık yayan diyotlar ve daha fazlası gibi bazı esnek bileşenlerin prototipi yapılmış olsa da, esnek mikroişlemci şimdiye kadar tamamen esnek elektroniklerin elde edilmesinde büyük bir engel olmuştur.

PragmatIC FlexLogIC Üretim Sistemi birkaç yıl sonra kullanıma sunulduğunda, PlasticArmPit ProjesiAynı hücre kütüphanesini, araç akışını ve işleme teknolojisini kullanan Arm’a göre, yapbozun tüm parçaları yerine oturtulmuş. İki şirketten ekipler, tekrar denemek için iyi bir zaman olduğuna karar verdiler ve 27 Ekim 2020’de dünyanın ilk tam işlevli silikonsuz işlemcisi PlasticArm’ın üretildiğini duyurdular.

PlasticArm, yalnızca 128 bayt RAM ve 456 bayt ROM ile Cortex-M0 tabanlı çok basit bir SoC olmasına rağmen, önceki en son esnek elektronikten on iki kat daha karmaşıktır. Bu gelişmenin detayları makalede verilmektedir.”32 bit orijinal esnek kol mikroişlemci“.

Ramsdale’e PlasticArm’ı geliştirmenin bazı zorluklarını sorduk. “Aynı dili konuştuğumuzdan emin olmak için birçok erken çalışma yapıldı: örneğin, Arm daha küçük devrelerden bahsederken daha büyük devrelerden bahsediyordu. Tasarım sürecinin ortak optimizasyonunun çalışacağından emin olmamız gerekiyordu. . bir silikon tasarımcısının kullanacağı standart.”

“Ardından Arm’a araçlarında uyguladıkları PDK’yı yerleştirdik. Bu bulmacanın bize düşen kısmı, sürecimiz için tüm tasarım kurallarının doğru bir şekilde yakalanmasını sağlamak ve FlexLogIC kutusuyla yedekliliği sağlamak.” “Şimdi geldiğimiz nokta, FlexLogIC ile ne kadar ilerlediğimizi kontrol etmek: sadece RFID çipleri için değil, bu boyutta bir şey üretmek.”

PlaticArm عناصر öğeler

Doğal olarak esnek bir mikroişlemcinin üç ana bileşeni vardır: 32 bit CPU, CPU ve CPU çevre birimini içeren 32 bit işlemci ve işlemciyi, bellekleri ve veri yolunu içeren çip üzerinde sistem (SoC) arayüzler—hepsi esnek bir alt tabaka üzerinde metal oksit TFT’ler ile üretilmiştir. Esnek işlemci orijinal olarak Armv6-M mimarisini (zengin bir 80+ talimat seti) ve yazılım geliştirme için mevcut araç setini (montajcılar, hata ayıklayıcılar, konektörler, IDE’ler) destekleyen Arm Cortex-M0+ işlemcisinden türetilmiştir.

PlasticARM adı verilen tamamen esnek bir SoC, programları dahili belleğinden çalıştırabilir. 18.334 NAND eşdeğeri kapısı vardır, bu da onu esnek bir alt tabaka üzerinde metal oksit TFT kullanılarak yapılmış bir FlexIC’den (önceki entegre devrelerden en az 12 kat daha karmaşık) daha karmaşık hale getirir.

Bu işlemci, Armv6-M komut seti mimarisini tam olarak destekler; bu, Cortex-M0+ işlemcisi için oluşturulan kodun, ondan türetilen işlemci üzerinde de çalışacağı anlamına gelir. Bir işlemci, bir CPU ve CPU’ya sıkı bir şekilde bağlı olan ve harici donanımdan gelen kesintileri işleyen iç içe bir kesme denetleyicisinden (NVIC) oluşur.

SoC’nin geri kalanı, belleklerden (ROM/RAM), AHB-LITE ara bağlantı yapısından (Gelişmiş Yüksek Performanslı Veri Yolu (AHB) belirtiminin bir alt kümesi), bellekleri işlemciye bağlamak için arabirim mantığından ve son olarak bir harici arabirimden ve Çip dışı iletişim için iki genel amaçlı G/Ç pinini (GPIO) kontrol etmek için kullanılan veri yolu arabirimi. ROM, kombinatoryal mantık olarak uygulanan 456 bayt sistem kodu ve test programı içerir. 128 bayt RAM, mandal tabanlı bir kayıt dosyası olarak uygulanır ve öncelikle yığın olarak kullanılır.

PlasticARM, endüstri standardı çip uygulama araçlarının yanı sıra bir süreç tasarım kiti (PDK), standart hücre kitaplığı ve PlasticARM FlexIC’in uygulanması için cihaz/devre simülasyonu kullanılarak 0,8 µm PragmatIC işlemiyle uygulanır. Esnek SoC, ticari “bir kutuda üretim” üretim hattı olan FlexLogIC kullanılarak üretilir.

İşlem, indiyum-galyum-çinko oksit (IGZO) bazlı bir n-tipi metal oksit TFT teknolojisi kullanır ve 200 mm çapında bir poliimid levha üzerinde bir FlexIC tasarımı üretir. IGZO TFT devreleri, 30 µm’den daha az kalınlığa sahip esnek (poliimid) bir substrat üzerinde cihazlar üretmek üzere uyarlanmış ve yapılandırılmış geleneksel yarı iletken işleme ekipmanı kullanılarak üretilir. Kanal uzunluğu 0,8 μm ve minimum besleme gerilimi 3 V’tur.

Bu makale ilk olarak yayınlandı E Times.

Nitin Dahad EE Times ve EE Times Europe muhabiri ve ayrıca gömülü.com’un Genel Yayın Yönetmenidir. Elektronik sektöründe geçirdiği 35 yıl boyunca mühendisten gazeteciye, girişimciden startup danışmanına ve devlet danışmanına kadar birçok farklı görevde bulundu. 1990’ların sonlarında ABD’de 32-bit mikroişlemci şirketi ARC International’ı başlatan ve onu halka açıklayan başlangıç ​​ekibinin bir parçasıydı ve 2000’lerin başında teknoloji başlangıç ​​sahnesinin çoğunu etkileyen Chilli’nin kurucu ortağıydı. Ayrıca National Semiconductor, GEC Plessey Semiconductors, Dialog Semiconductor ve Marconi Instruments gibi birçok büyük isimle çalıştı.

İlgili Mesajlar: