ARM ha creato PlasticArm, un processore flessibile a 32 bit

ARM ha creato PlasticArm, un processore flessibile a 32 bit

Si chiama PlasticArm il processore flessibile a 32 bit creato dalla britannica ARM e destinato, potenzialmente, a dare un forte impulso al mondo dell'Internet of Things finendo su vestiti e imballaggi. Per ora, tuttavia, si tratta di un progetto di ricerca.

di pubblicata il , alle 10:01 nel canale Processori
ARM
 

Il concetto di elettronica flessibile da stampare direttamente su vestiti, carta o metallo non è nuovo, ma la strada verso una sua diffusione su larga scala è ancora lunga e irta di molteplici sfide. In campo c'è anche il progettista britannico ARM, il quale ha svelato PlasticARM, un processore a 32 bit con circuiti e componenti che possono essere stampati su un substrato plastico, come una stampante deposita l'inchiostro sulla carta. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

I processori per come li conosciamo oggi sono rigidi, ottenuti su wafer in silicio mediante dozzine di processi chimici e meccanici. Queste soluzioni sono incompatibili con l'elettronica flessibile, mentre PlasticARM rappresenta un concetto interamente nuovo che potrebbe rendere ancora più pervasiva la tecnologia nella vita di tutti i giorni. PlasticArm offre la possibilità di integrare miliardi di microprocessori estremamente economici, ultrasottili e flessibili negli oggetti d'uso quotidiano, rappresentando di conseguenza un significativo passo avanti nella realizzazione della visione finale dell'Internet of Things.

"Man mano che i microprocessori a bassissimo costo diventeranno commercialmente redditizi, si apriranno diversi casi d'uso interessanti come sensori, etichette e imballaggi intelligenti. I prodotti che usano questi dispositivi potrebbero contribuire alla sostenibilità riducendo gli sprechi alimentari e promuovendo l'economia circolare con un monitoraggio intelligente del ciclo di vita del prodotto. Personalmente, ritengo che l'impatto maggiore potrebbe riguardare il settore sanitario: questa tecnologia si presta alla realizzazione di sistemi intelligenti usa e getta per il monitoraggio della salute applicabili direttamente sulla pelle", ha dichiarato John Biggs, distinguished engineer di ARM Research.

Ma com'è fatto PlasticArm? Si basa su transistor a film sottile (TFT) su un substrato plastico (polimero flessibile). Non è strettamente un "chip di plastica", ma ci si avvicina molto. È un chip Cortex-M0+ a 32 bit con 128 byte di RAM e una ROM da 456 byte (al momento di sola lettura). Il progetto conta 56.340 elementi racchiusi in meno di 60 millimetri quadrati, per una potenza 12 volte maggiore rispetto al precedente miglior chip flessibile mai creato.

Questo però non significa che le prestazioni sono buone. Il chip opera a una frequenza massima di 29 kilohertz e consuma circa 20 milliwatt, ben più di un Cortex M0+ standard che si ferma a 10 microwatt per raggiungere un megahertz. "Non sarà veloce, non sarà energeticamente efficiente, ma l'intenzione è quella di apporlo a una lattuga per tenere traccia della durata di conservazione, l'idea è questa", spiega ARM.

Avvalersi di materiali semiconduttori a film sottile come sostanze organiche, ossidi metallici (come nel caso specifico) o silicio amorfo offre una serie di vantaggi rispetto al silicio cristallino, tra cui sottigliezza, conformabilità e bassi costi di produzione. I transistor a film sottile (TFT) possono essere fabbricati su substrati flessibili a un costo di lavorazione notevolmente inferiore rispetto ai CMOS fabbricati su wafer di silicio cristallino.

Tra l'altro il silicio amorfo è un'opzione piuttosto nota, già usata per cose come pannelli solari e LCD. Il silicio usato per la produzione dei processori esistenti è cristallino, ed è formato da una serie ordinata di atomi, mentre in quello amorfo non lo sono, ed è per questo che è flessibile. È anche poco costoso, anche perché per trasformarlo un transistor richiede tecniche più semplici di quelle necessarie per il silicio cristallino.

Il rovescio della medaglia di queste soluzioni alternative è per l'appunto legato a prestazioni, efficienza energetica e densità, ma per gran parte dei potenziali impieghi nel campo dell'elettronica flessibile non sono necessarie prestazioni troppo elevate.

Finora erano stati realizzati prototipi di alcuni componenti flessibili come sensori, memorie, LED e altro ancora, ma la creazione di un processore ha rappresentato un ostacolo alla realizzazione di un'elettronica completamente flessibile. ARM Research, insieme a PragmatIC, ha iniziato a esplorare la fattibilità di un processore flessibile nel 2013, partendo dalla creazione di alcune parti. Nel 2015, alla TechCon, l'allora CTO di ARM Mike Muller mostrò il primo PlasticArm, ma si trattava di una soluzione non completamente funzionante.

Il team spostò quindi l'attenzione sul progetto PlasticArmPit, una collaborazione con partner industriali e accademici finalizzata alla produzione di un "naso elettronico" in grado di rilevare odori particolari. Attraverso questo progetto, i team sono riusciti a mettere insieme i pezzi mancanti del puzzle e il 27 ottobre 2020 è stato prodotto il primo processore ARM flessibile completamente funzionante, PlasticArm.

ARM sta già pensando al futuro e più precisamente alla riduzione del consumo energetico. I ricercatori sperano inoltre di portare il conteggio dei gate fino a oltre 100.000 rispetto ai 18.000 del progetto attuale, anche se ritengono che l'approccio raggiungerà il massimo poco sotto il milione di gate.

6 Commenti
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euscar22 Luglio 2021, 10:25 #1
Interessante.

Ma se " l'intenzione è quella di apporlo a una lattuga per tenere traccia della durata di conservazione, l'idea è questa " han pensato poi al modo di smaltirlo?
Già ci sono grossi volumi di imballaggi da riciclare (che non tutti eseguono in modo adeguato), se poi ci aggiungiamo anche questo
calabar22 Luglio 2021, 10:59 #2
Bisogna vedere se questa strada, per lo meno per quanto riguarda l'IOT, sia più vantaggiosa di quella di realizzare chip microscopici che, visti i problemi di consumi e densità di questi chip flessibili, potrebbero diventare un'alternativa.

Voglio dire: alla fine costa di più produrre un chip di questo tipo da 60 mm^2 o un chip tradizionale equivalente da, sparo un numero a caso, un quarto di millimetro quadro (in un wafer ne uscirebbero una marea e con rese altissime, magari utilizzando processi maturi e poco costosi).
Perché alla fine se fosse così piccolo sarebbe facile piazzarlo ovunque anche se non flessibile, con magari vantaggi relativi consumi e prestazioni.

Certo, poi ci sarebbe lo smaltimento e questo è un altro discorso, ma bisognerebbe ancora capire se questi chip flessibili abbiano un qualche vantaggio in questo senso.
biometallo22 Luglio 2021, 11:35 #3
Originariamente inviato da: articolo
Cortex-M0+ a 32 bit con 128 byte di RAM e una ROM da 456 byte (al momento di sola lettura)


Non per fare il puntiglioso, ma partendo dal presupposto che ROM è l'acronimo di Read Only Memory era necessario specificare fosse in sola lettura?

Comunque questo è solo il primo prototipo di questa nuova tecnologia e già l'articolo termina dicendo che ora l'obbiettivo è quello di migliorarne in modo netto sia potenza che efficienza, potrebbe essere il primo passo verso qualcosa di completamente nuovo e magari trovare impiego per soluzioni che nemmeno riusciamo ad immaginare, oppure essere una della tanti buchi nell'acqua di cui con il tempo si perderà memoria del resto per avanzare non si può fare altro che procedere per tentativi.
djfix1322 Luglio 2021, 14:43 #4
non capisco il senso, esistono già micro PIC da pochi mmq (anche meno) basta che sia tutto il resto flessibile, non abbiamo superfici flessibili così nette. anche un antitaccheggio al supermercato è montato ovunque ma è molto più grande...per me è un mercato dell'innovazione a tutti i costi! un CortexM0+ a 29Khz è ridicolo!
LMCH23 Luglio 2021, 01:29 #5
Originariamente inviato da: djfix13
non capisco il senso, esistono già micro PIC da pochi mmq (anche meno) basta che sia tutto il resto flessibile, non abbiamo superfici flessibili così nette. anche un antitaccheggio al supermercato è montato ovunque ma è molto più grande...per me è un mercato dell'innovazione a tutti i costi! un CortexM0+ a 29Khz è ridicolo!

Dipende tutto da cosa ci vuoi fare ed a quali costi.
Il chip "di plastica" non richiede una fab per essere prodotto, non ha bisogno di wafer di silicio monocristallino e può essere "stampato" insieme al resto dei circuiti a cui se fosse un chip dovrebbe essere collegato in una fase successiva della-cproduzione.
Inoltre la rom può essere "cambiata",al volo poco prima di stampare il sistema completo, senza bisogno di dover commissionare una maschera fotolitografica ad hoc.
aqua8423 Luglio 2021, 07:22 #6
Originariamente inviato da: biometallo
Non per fare il puntiglioso, ma partendo dal presupposto che ROM è l'acronimo di Read Only Memory era necessario specificare fosse in sola lettura?
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Invece hanno fatto forse bene a specificare perché per qualche strano motivo occulto da anni gli smartphone vengono pubblicizzati con “3GB RAM + 64 GB ROM” ecc ecc…
Quindi nella testa delle persone questa “ROM” che noi sappiamo essere Read Only é in realtà uno spazio dove salvare i dati dello smartphone.

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