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※ 本文轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2021-07-26 20:00:06
看板 Tech_Job
作者 ljsnonocat2 (凡所有相皆是虛妄)
標題 [新聞] Arm塑膠晶片!可彎曲生產成本僅矽晶片10%
時間 Mon Jul 26 12:00:46 2021


Arm 打造塑膠晶片!可彎曲,生產成本僅矽晶片 10%
https://buzzorange.com/techorange/2021/07/26/arm-make-plastic-chip/
Arm 打造塑膠晶片!可彎曲,生產成本僅矽晶片 10%
[圖]
現階段的晶片,大多是由含矽的半導體做的。近日,Arm 用塑膠打造了柔性晶片,不僅可彎曲,製造成本也更低,可應用於物聯網設備。若這款晶片商用,或許就能製造出能彎曲的電子設備,攜帶、安裝更方便。 ...

 

塑膠也能用於造晶片?
是的,你沒聽錯!

Arm 公司宣佈他們用一種塑膠和薄膜電晶體製成了一種新的處理器 PlasticArm。

該處理器是全球首個柔性原生 32 位元、基於 Arm 架構、高達 18334 個等效門的微處理
器。

其生產過程不涉及到矽元素,生產成本大概為同類矽晶片的 1/10。
而這一柔軟靈活、低成本的微處理器將在物聯網設備中派上用場。
成果現已發表在 Nature。


Arm 用塑膠打造晶片,可彎曲且成本更低
目前,幾乎所有電子設備的微處理器都採用矽材料製成。

而研究人員將目光轉移到了塑膠材料,是因為矽有著易碎、不夠靈活、不耐壓力等缺點,
這限制了其在日常用品智慧化上的可行性。

新的處理器用的塑料叫做聚酰亞胺,號稱「柔術大師」,其彎曲性,靈活度、可變性很高
,也是一種耐高溫的塑料,可摺疊螢幕智慧手機上就有它的應用。

並採用金屬氧化物薄膜晶體管(TFT)技術開發。

薄膜電晶體主要應用於液晶顯示器 LCD 和有機發光半導體 OLED 中。

製作方法為在厚度小於 30 μm 的柔性聚酰亞胺襯底上,利用 PragmatIC 公司的
 FlexIC 0.8 μm 工藝,與 IGZO 薄膜電晶體結合,最終製成該柔性微處理器。


IGZO:氧化銦鎵鋅,一種 LCD 薄膜電晶體顯示器技術,在一些高端手機上使用,比

 OLED 螢幕高級,但產量不及 OLED。

可以看出,這仍然是一種光刻工藝,採用了旋涂和光刻膠技術。

最終 PlasticARM 有 13 個材料層和 4 個可佈線的金屬層。

由 32 位元 Arm Cortex-M0+ 處理器衍生,可以說是 M0+ 的全功能非矽版本。

它完全支持 ARMv6-M 系列架構,為 Cortex-M0+ 處理器生成的程式碼也可以該處理器上
運行。

並與所有其他 Cortex-M 系列二進制兼容,與常規 Cortex-M0+ 一樣,具有 16 位元
 Thumb ISA 和 32 位元 Thumb 子集,數據和地址寬度均為 32 位元,支持 86 條指令。

尺寸為 59.2 mm2(7.536X7.856,無焊盤),厚度不到 30 微米,包含 56340 個器件(
n 型 TFT 與電阻器)、18334 個 NAND2 等效門,這數量比目前最好的整合電路高 12 倍
(對比見後面的表格)。


處理器的時鐘頻率為 29 kHz,消耗功率為 21 mW(>99% 的靜態功率,45% 處理器,33%
記憶體,22% IO)。

這聽起來可能很小,但在標準矽上實現的 M0+,只需要 10 mW 多一點就能達到 1.77 MHz


另外,SoC 晶片引腳一共 28 針,包括時鐘、複位、GPIO、電源等引腳。

可用於物聯網設備,但有能源效率低落的問題
與 Arm 一起設計和生該晶片的公司 PragmatIC 表示,雖然用的材料是新的,但他們盡可
能多地借鑒矽晶片的生產過程。這樣就能實現降低成本批量生產。

而這些晶片的成本大概是同類矽晶片的十分之一。

史丹佛大學的電氣工程師評價道,這種晶片的複雜性及其包含的電晶體數量給他留下了深
刻印象。

但它也還有侷限性:該晶片消耗 21 毫瓦的能量,但其中只有 1% 用於執行計算;其餘的
都被浪費了。

這主要是它只採用了 n 型電晶體(但受到該晶片使用的材料限制,p 型並不好設計)。

該工程師表示,沒準可以換別的柔性材料來降低尺寸和功率,比如碳奈米管,當然這會提
高成本。


總而言之,哪種柔性材料最終有意義將取決於晶片的應用場景,矽並不總是注定要成為所
有電子設備的核心。

雖然 Arm 的設計似乎沒有證明任何理論突破,但這表明可以生產出一種相對容易製造和
使用的處理器用於實際的電子設備。這就是其中令人興奮的部分。

因此,研究人員也計劃將 PlasticARM 率先用來開發低成本、足夠靈活的智慧整合系統,
實現「萬物互聯」,在未來十年內將超過一兆個無生命物體整合到數位世界中。


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star99      : 高毒物塑膠粒子……1F 07/26 12:09
YingJiou5566: 加油喔2F 07/26 12:09
Yan5566     : 重返農藥3F 07/26 12:13
jaannddyy   : 用來生產晶片的塑膠量跟工業塑膠來比根本不值一提…4F 07/26 12:18
jaannddyy   : 那小小一塊XD
somefatguy  : 台積電完了6F 07/26 12:19
a1379       : 一樓難道以為現在的半導體就很環保嗎XD7F 07/26 12:23
rockyboy    : 就用面板的製程去做啊 能量產再說吧 這種良率絕對超8F 07/26 12:30
rockyboy    : 低
star99      : 沒人說很環保呀 也沒要比較什麼 單純覺得毒而已10F 07/26 12:37
ok771105    : 過不了intel那關啦11F 07/26 12:41
hellk       : 可繞式面板,不就類似材質,只是面板電路變微處理12F 07/26 12:42
hellk       : 器電路,之前看過電子蟑螂,或許可以一起應用
freef1y3    : 凹一凹會短路嗎14F 07/26 12:57
pponywong   : 18334 AND gate 其實超級小的...15F 07/26 13:25
faniour     : 就是把實驗室展示的東西放到面板的生產設備製造16F 07/26 13:34
faniour     : 概念驗證性的導向,不見得比傳統製程有優勢
D600dust    : 一樓 你是沒再看螢幕對吧 面板多大這玩意面積就多大18F 07/26 13:40
D600dust    : freefly 能不能凹 你看你手機能不能凹就知道
outzumin    : NMOS only 0.8um 其實蠻猛的20F 07/26 13:40
chaahk2012  : 發熱應該不行吧21F 07/26 13:41
D600dust    : 發熱不行? 他溫度會到幾度22F 07/26 13:41
jaannddyy   : 塑膠很毒的話會拿來做衣服做餐具嗎..?好奇怪23F 07/26 13:47
odahawk     : 任何能搞出半導體行為的材料都有可能製成晶片24F 07/26 13:47
odahawk     : 真空管的I-V curve也跟電晶體像阿
bla         : 話說怎麼不用OTFT做26F 07/26 13:56
poeoe       : 這篇到底在講什麼? IGZO也能用在OLED上啊27F 07/26 14:07
leosthanatos: 學長:你當chip塑膠做的膩?沒那麼脆弱啦28F 07/26 14:46
victorialee : 海龜表示29F 07/26 15:25
faniour     : 其實他拿OTFT去印在PI基板上當然可行30F 07/26 15:27
faniour     : 要可撓曲也可以做出相應的版本
faniour     : 但P type跟N type OTFT的mobility 差異很大
faniour     : 依然沒辦法像現在CMOS或IGZO的速率
faniour     : 所以原材料優缺點跟主要目標要兼顧,能不能變形
faniour     : 肯定不是目前最重要的問題
faniour     : 看起來更重視耗電量跟能做到的複雜度,想要最低成
faniour     : 本
faniour     : 貼近現有的晶片吧
riddlerkuo  : 你當我塑膠啊w39F 07/26 15:45
yudofu      : 有些極低階的應用可能天線、IC甚至電池的電極都可以40F 07/26 15:51
yudofu      : 按照需求印刷上去
bizer       : 這個特殊用途還真想不到有什麼必要?42F 07/26 15:53
bizer       : 就算可折,一般離散元件也不可彎
faniour     : 不知道用什麼地方,比較像某種收發端或存取點44F 07/26 17:03
mibro       : 感覺solder joint 是悲劇45F 07/26 17:27
ibizacodi   : 當amd塑膠?46F 07/26 17:38
ibizacodi   : arm塑膠

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耗能太高  NONO
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