编译 | 高歌
编辑 | 心缘
芯东西7月23日，当地韶光7月21日，Arm首款基于柔性塑料的32位微处理器PlasticARM刊登在了顶级学术期刊《自然》上。
PlasticARM由56340个NMOS（N型金属-氧化物-半导体）晶体管和电阻器组成，面积为59.2mm2，时钟频率最高可达29KHz，功耗仅为21mW。PlasticARM采取了薄膜晶体管（TFT），可以波折到曲率半径为3mm的程度。
这款微处理器由Arm投资的英国柔性IC制造厂商PragmatIC制造，采取FlexLogIC 200mm晶圆工艺，芯片制程为0.8μm，具有低本钱大批量制造潜力。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625-w
一、长跑6年，可用于物联网等低功耗场景
在过去的20年中，存储器、传感器、电池、发光二极管等都涌现了低本钱的柔性办理方案。但是微处理器方面，人们却只能将硅基微处理器管芯集成到柔性基板上，从而得到柔性化的微处理器。而这一方案，须要采取传统的芯片制造工艺，本钱过高，远无法达到日常用品智能化的哀求。
根据论文，PlasticARM并非要取代传统的硅基芯片，但它可以真正地让饮料瓶、食品包装、服装、绷带、可穿着设备等日常用品实现智能化。
Arm时任CTO Mike Muller在展示塑料芯片样品
基于此，Arm早在2015年就透露了基于Cortex M0的塑料片上系统（SoC）研发操持。在11月24日的Arm TechCon上，时任Arm CTO的Mike Muller展示了塑料芯片样品，他还暗示这种设计可以运用到物联网等低功耗运用处景中。
在活动中，Mike Muller与PragmatIC的首席实行官Scott White进行了电话互换。但当时PragmatIC还在忙于开拓一个仿照组件库，其时间表并不明确。
韶光流转到今日，长跑6年的柔性塑料微处理器终于正式揭橥，这是否又意味着全智能化时期的步伐正在附近呢？
二、采取0.8μm工艺，逻辑门超18000个
PlasticARM采取了PragmatIC的0.8μm工艺，在其位于英国塞奇菲尔德的“fab-in-a-box”晶圆厂中制造。
研究职员称，PlasticARM拥有超过18000个逻辑门，比之前的柔性集成电路高12倍，是迄今为止最繁芜的柔性集成电路。而在PlasticARM的根本上，人们可以构建低本钱、可波折的智能集成系统，实现真正的“万物互联”。
PlasticARM也不完美。据悉，Arm正在开拓低功耗单元库，可支持多达10万门的塑料设计，以办理柔性塑料的散热问题。但是PragmatIC的NMOS技能可能无法实现10万门的迁移，须要采取CMOS技能，而这可能还要花费数年的韶光。
只管如此，研究职员估量，未来十年，PlasticARM将把超过1万亿个产品集成到数字天下中，为生活、科研、商业等多个维度带来改革契机。
三、采取薄膜晶体管，本钱较低、可波折
比较当今常用的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET），Arm采取了薄膜晶体管（TFT），其在厚度、整合性和制造本钱上都有着显著上风。
在制造工艺上，研究职员选择了柔性电子制造技能，该技能也被称为天然柔性加工引擎（natively flexible processing engine）。采取了这一技能制造的金属氧化物薄膜晶体管本钱较低，尺寸也符合大规模集成的哀求。
配有I/O的柔性Arm Cortex-M SoC
值得一提的是，PlasticARM比较最近发布的柔性机器学习硬件，通用程度更高，还支持丰富的指令集，可以用于编写机器学习等各种运用程序。
PlasticARM紧张分为3个层次，分别是32位CPU；包含CPU和CPU外设的32位处理器；以及包含处理器、存储器和总线接口的片上系统（SoC），SoC也便是PlasticARM。
其CPU为支持Armv6-M架构的Arm Cortex-M CPU。和Cortex-M0+有所不同的是，为了节省CPU面积，Cortex-M CPU的寄存器被安置到了随机存取存储器RAM中。而且两个CPU彼此二进制兼容，还与同一架构系列下的其他CPU兼容。
由于该SoC与Arm Cortex-M类处理器兼容，因此它可以搭载现有的软件/工具，无需培植新的软件工具生态。
处理器由CPU和与CPU紧密耦合的内嵌向量中断掌握器（NVIC）组成，用于处理来自外部设备的中断。
除了32位处理器，SoC还有存储器（ROM/RAM）、AHB-LITE互贯串衔接构和逻辑接口、总线接口等部分。
PlasticARM构造（左）与2款CPU比拟（右）
结语：PlasticARM或成“万物智联”根本
随着PlasticARM的问世，可穿着设备、电子皮肤等或将迎来新的发育机会。虽然其制程较硅基芯片较低，但是PlasticARM低本钱、低功耗、可利用现有软件工具的特性，或许能够成为很多行业打破的良机。
虽然PlasticARM还没有实现商业化，但展望未来“万物智联”时期，本日将会是一个主要的节点。
来源：《自然》、eeNews Europe
