Учёные разработали копеечные пластиковые чипы FlexiCore — они сулят революцию в Интернете вещей

Количество устройств Интернета вещей по всему миру увеличивается на миллиарды каждый год. Казалось бы, это огромная цифра, но на самом деле потенциал у данного сегмента куда больший, а сдерживают его довольно дорогие кремниевые чипы. Решением может стать внедрение пластиковых чипов, которые в разы дешевле.

Исследователи из Университета Иллинойса создали новый дизайн процессора FlexiCore на пластиковой основе с нуля. Поскольку процент брака растёт с увеличением числа логических элементов, было решено реализовать 4- и 8-битную архитектуры вместо более продвинутых 16- и 32-битных. Для многих задач в сфере Интернета вещей и таких простых вычислительных устройств вполне достаточно.

Также у FlexiCore были оптимизированы набортная память и набор инструкций таким образом, чтобы максимально уменьшить количество транзисторов и уменьшить сложность. Также исследователи разработали логические элементы таким образом, чтобы они использовали минимум транзисторов. Наконец, процессор был разработан таким образом, чтобы выполнять инструкцию за один такт.

Для производства пластиковых микросхем применена технология нанесения транзисторов на основе оксида индия-галлия-цинка (IGZO) на тонкую гибкую плёнку. Технология IZGO используется при производстве дисплеев и уже довольно неплохо отлажена и хорошо себя зарекомендовала. Плёнки с транзисторами можно сгибать в кривые радиусом в миллиметры без каких-либо побочных эффектов.

Созданный образец 4-разрядного чипа FlexiCore имеет площадь 5,6 мм² и содержит 2104 полупроводниковых элемента, что аналогично классическому процессору Intel 4004. При этом выход годной продукции составил более 80 %, и исследователи подсчитали, что производство одного чипа FlexiCore будет стоить меньше цента. А вот уже более сложные 8-разрядные образцы выходили с большим процентом брака, а потому не смогли преодолеть барьер в один цент за штуку.

Конечно, пока что это лишь исследовательская работа, и предстоит ещё много работы, прежде чем решения FlexiCore или им подобные появятся на рынке. Однако исследователи уже с некоторым успехом пытались оптимизировать свои решения для различных процессов и целевых рабочих нагрузок. Также остаётся вопрос, как сгибание влияет на производительность, и какова долговечность пластиковых чипов.

Тем не менее, благодаря такому по-настоящему дешёвому пластиковому процессору и приход гибкой электроники в массовую сферу мы, возможно, скоро увидим рассвет действительно повсеместной электроники. Такие чипы можно крепить на упаковку чуть ли не каждого товара, или на медицинский пластырь. Области применения неограничены.