柔性32比特微处理器问世

2021年07月22日 10:18 次阅读 稿源:科技日报 条评论

据英国《自然》杂志21日发表的一项电子学最新进展,英国一个科研团队报告称,他们结合金属氧化物薄膜晶体管和柔性聚酰亚胺,制成了一种柔性32比特微处理器,这一设备的问世推动了低成本、全柔性智能集成系统的发展。

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从笔记本电脑到汽车,再到各种智能设备,微处理器都是所有电子设备的核心组件。在近50年前,英特尔创造了世界上第一个商业化的微处理器:一种4位CPU(中央处理器),具有2300个晶体管,只能进行简单的算术运算。目前最先进的硅64位微处理器拥有300亿个晶体管,使用7纳米工艺技术制造。时至今日,微处理器已经深深地嵌入我们的文化中,以至于它已成为一项“元发明”,也就是说,它是一种允许实现其他发明的工具。

不过,计算设备虽被传统硅技术主导,但硅处理器的成本以及柔性不佳,限制了其在日常智能应用制造上的可行性,如食品包装和服装等。柔性电子产品能解决这些问题,但生产柔性微处理器,还要有足够多晶体管进行有意义的计算,这一直都是个巨大难题。

在位于英国剑桥的芯片设计公司安谋(Arm Ltd),研究人员艾姆里·奥泽、约翰·比基思及他们的同事,此次结合了金属氧化物薄膜晶体管和柔性聚酰亚胺(一种高功能塑料),制成了完全柔性的32比特微处理器,被称为“PlasticARM”。

该处理器被集成在一个可从内部存储器运行的电路内,当前版本在装配之后不能更新,不过研究团队认为,未来迭代能实现可编程的存储器。

研究人员表示,“PlasticARM”处理器拥有更多晶体管,比此前金属氧化物薄膜晶体管构成的最佳柔性集成电路多12倍的逻辑门,这一纤薄、低成本的柔性微处理器或可为日用品的智能化开拓道路。

接收指令、执行指令,与外界存储器和逻辑部件交换信息,这些操作都是微处理器的职责范围。和传统的中央处理器相比,微处理器体积小、重量轻、容易模块化,不过技术上还存在一定瓶颈——因为“增加仅仅一个比特,就会将电路的复杂性增加两倍”。像本文中的32比特,无疑在研发过程中,每件事都会变得更“难搞定”。而且一直以来,微处理器制造所用的材料基本上都是硅,此次新材料的加入使其多了“柔”的特性,结合它的实用性,这一新成果可极大推动智能设备、物联网等应用领域的发展。

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