基于ARM架构的柔性塑料芯片诞生了

微处理器是每个电子设备的核心，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、路由器、服务器、汽车，以及最近构成物联 的智能对象。尽管传统的硅技术已将至少一个微处理器嵌入到地球上的每一个“智能”设备中，但它面临着使日常物品变得更智能的关键挑战，例如瓶子（牛奶、果汁、酒精或香水）、食品包装、服装、可穿戴贴片、绷带等等。成本是阻碍传统硅技术在这些日常用品中可行的最重要因素。尽管硅制造的规模经济有助于显着降低单位成本，但微处理器的单位成本仍然高得令人望而却步。

此外，硅芯片并不是天生的薄、柔韧和贴合，另一方面，柔性电子产品确实提供了这些理想的特性。在过去的 20 年中，柔性电子产品已经发展到提供成熟的低成本、薄型、柔性和适应性强的设备，包括传感器、存储器、电池、发光二极管、能量收集器、近场通信/射频识别和印刷电路比如天线。这些是构建任何智能集成电子设备的基本电子元件。缺少的部分是灵活的微处理器。尚不存在可行的柔性微处理器的主要原因是，需要在柔性基板上集成相对大量的 TFT 以执行任何有意义的计算。这在新兴的柔性 TFT 技术以前是不可能的。

中间的方法是将硅基微处理器芯片集成到柔性基片上，也称为混合集成(3,4,5)，即将硅晶圆变薄，将晶圆上的芯片集成到柔性基片上。 虽然薄硅模集成提供了一个短期的解决方案，但这种方法仍然依赖于传统的高成本制造工艺。 因此，这不是一个长期可行的解决方案，在未来10年或更长的时间里，它无法实现数十亿日常智能物品的生产。 

Arm团队设计出全球首个柔性原生32位、基于ARM架构的微处理器PlasticARM

Nature发表的这篇研究成果是由Arm Ltd公司的科研团队领衔。基于新的合成材料，新的指令集架构，通过行业标准芯片实现工具的PragmatIC 0.8μm工艺，Arm团队由此设计出全球首个柔性原生32位、基于ARM架构的微处理器PlasticARM。

迈尔斯说，这些小型芯片的计划是使用类似于智能手机支付的无线充电技术。但他承认芯片需要更节能——他相信在一定程度上是可以做到的。他说，目前的设计可以做得更小、更高效，也许足够扩大到10万个闸门。但这可能是极限。原因是它的设计相当简单。晶体管有两种形式，称为“N”和“P”。它们是互补的。有电压时打开，没有电压时关闭;另一种则相反。“你真的想拥有他们两个，”爸爸说。Arm芯片泄漏这么多能量的一个原因是它只有N型。使用Arm和PragmatIC选择的材料，P型晶体管的设计难度更大。

缩放的一个选择是转向其他柔性材料，如碳纳米管，因为这两种材料都更容易制造。波普实验室正在研究的另一种选择是，使用在刚性衬底上制造的二维材料，然后转移到柔性材料上，以减少晶体管的尺寸和功率需求。在这两种情况下，代价可能都是制造成本的增加。

Subhasish Mitra在斯坦福大学计算机科学家领导的第一个示范2013年碳纳米管电脑,说,虽然手臂的设计似乎不展示任何理论上的突破,研究人员似乎产生了一种相对简单的设备制造和用于实际应用。“时间会告诉我们应用程序开发者将如何利用这一点，”Mitra说。“我认为这是令人兴奋的部分。”

哪种柔性材料最终有意义将取决于芯片需要如何使用，波普解释说。例如，硅并不总是注定要成为我们设备的核心。有一段时间，科学家们认为这可能是锗——一种比硅更优越的半导体元素。但它并不叫“锗谷”。硅更容易获得，在某些方面也更容易设计。廉价的柔性芯片还处于早期阶段。我们需要纸质电子产品的可回收性吗纳米管的潜在功率和规模许我们只是需要塑料的实用性。

也许摩尔定律不太可能适用于塑料芯片。拉姆斯代尔说:“我们并不是在寻找硅能出色发挥作用的市场。”该公司主要着眼于“硅被有效地过度设计”的用途。在硅领域，对更强大设备的需求推动了规模和功率的指数级增长。装在牛奶盒里的电脑芯片也是这样吗许回到上世纪80年代就足够了。

参考文章：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625-w

https://www.wired.com/story/bendy-plastic-chips-fit-unusual-places/

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