Arm 打造塑胶晶片！可弯曲，生产成本仅矽晶片 10% https://buzzorange.com/techorange/2021/07/26/arm-make-plastic-chip/ 塑胶也能用於造晶片？ 是的，你没听错！ Arm 公司宣布他们用一种塑胶和薄膜电晶体制成了一种新的处理器 PlasticArm。 该处理器是全球首个柔性原生 32 位元、基於 Arm 架构、高达 18334 个等效门的微处理 器。 其生产过程不涉及到矽元素，生产成本大概为同类矽晶片的 1/10。 而这一柔软灵活、低成本的微处理器将在物联网设备中派上用场。 成果现已发表在 Nature。 Arm 用塑胶打造晶片，可弯曲且成本更低 目前，几乎所有电子设备的微处理器都采用矽材料制成。 而研究人员将目光转移到了塑胶材料，是因为矽有着易碎、不够灵活、不耐压力等缺点， 这限制了其在日常用品智慧化上的可行性。 新的处理器用的塑料叫做聚酰亚胺，号称「柔术大师」，其弯曲性，灵活度、可变性很高 ，也是一种耐高温的塑料，可摺叠萤幕智慧手机上就有它的应用。 并采用金属氧化物薄膜晶体管（TFT）技术开发。 薄膜电晶体主要应用於液晶显示器 LCD 和有机发光半导体 OLED 中。 制作方法为在厚度小於 30 μm 的柔性聚酰亚胺衬底上，利用 PragmatIC 公司的 FlexIC 0.8 μm 工艺，与 IGZO 薄膜电晶体结合，最终制成该柔性微处理器。 IGZO：氧化铟镓锌，一种 LCD 薄膜电晶体显示器技术，在一些高端手机上使用，比 OLED 萤幕高级，但产量不及 OLED。 可以看出，这仍然是一种光刻工艺，采用了旋涂和光刻胶技术。 最终 PlasticARM 有 13 个材料层和 4 个可布线的金属层。 由 32 位元 Arm Cortex-M0+ 处理器衍生，可以说是 M0+ 的全功能非矽版本。 它完全支持 ARMv6-M 系列架构，为 Cortex-M0+ 处理器生成的程式码也可以该处理器上 运行。 并与所有其他 Cortex-M 系列二进制兼容，与常规 Cortex-M0+ 一样，具有 16 位元 Thumb ISA 和 32 位元 Thumb 子集，数据和地址宽度均为 32 位元，支持 86 条指令。 尺寸为 59.2 mm2（7.536X7.856，无焊盘），厚度不到 30 微米，包含 56340 个器件（ n 型 TFT 与电阻器）、18334 个 NAND2 等效门，这数量比目前最好的整合电路高 12 倍 （对比见後面的表格）。 处理器的时钟频率为 29 kHz，消耗功率为 21 mW（>99% 的静态功率，45% 处理器，33% 记忆体，22% IO）。 这听起来可能很小，但在标准矽上实现的 M0+，只需要 10 mW 多一点就能达到 1.77 MHz 。 另外，SoC 晶片引脚一共 28 针，包括时钟、复位、GPIO、电源等引脚。 可用於物联网设备，但有能源效率低落的问题 与 Arm 一起设计和生该晶片的公司 PragmatIC 表示，虽然用的材料是新的，但他们尽可 能多地借鉴矽晶片的生产过程。这样就能实现降低成本批量生产。 而这些晶片的成本大概是同类矽晶片的十分之一。 史丹佛大学的电气工程师评价道，这种晶片的复杂性及其包含的电晶体数量给他留下了深 刻印象。 但它也还有局限性：该晶片消耗 21 毫瓦的能量，但其中只有 1% 用於执行计算；其余的 都被浪费了。 这主要是它只采用了 n 型电晶体（但受到该晶片使用的材料限制，p 型并不好设计）。 该工程师表示，没准可以换别的柔性材料来降低尺寸和功率，比如碳奈米管，当然这会提 高成本。 总而言之，哪种柔性材料最终有意义将取决於晶片的应用场景，矽并不总是注定要成为所 有电子设备的核心。 虽然 Arm 的设计似乎没有证明任何理论突破，但这表明可以生产出一种相对容易制造和 使用的处理器用於实际的电子设备。这就是其中令人兴奋的部分。 因此，研究人员也计划将 PlasticARM 率先用来开发低成本、足够灵活的智慧整合系统， 实现「万物互联」，在未来十年内将超过一兆个无生命物体整合到数位世界中。 --

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