Дешевше нікуди: як гнучкий пластиковий мікрочіп створить новий "Інтернет всього"

PlasticARM
Фото: Скриншот | мікрочіп PlasticARM

Мікросхеми розміром 60 мм² можна друкувати на упаковках, щоб вони збирали і передавали дані в Інтернет. Вони здатні навіть повідомити про зіпсовані продукти.

Британські вчені розробили гнучкий пластиковий процесор, який можна друкувати на папері, картоні або тканинах. Вони описали свій винахід в статті для наукового видання Nature.

За останні десятиліття процесори стали дуже маленькими і досить дешевими, щоб їх можна було використовувати повсюдно. У той же час більшість чіпів досі роблять на основі кремнієвих пластин, використовуючи дорогі і ресурсовитратні технології, які займають до восьми тижнів часу. Ситуацію може перевернути розробка компанії Arm, яка створює чіпи на основі пластика під назвою PlasticARM.

Це не перший гнучкий мікрочип, проте він став найбільш компактним і продуктивним в своєму роді. PlasticARM містить 32-розрядний процесор Cortex-M0 (найдешевше і напростіше процесорне ядро у сімействі Arm Cortex-M), а також 456 байт ПЗУ і 128 байт ОЗУ. Він включає 18 тисяч логічних вентилів, а за словами виробника — це в 12 разів більше, ніж у попереднього пластикового аналога. При цьому виробництво коштує копійки або пенні, якщо мова про Велику Британію.

Гнучкість PlasticARM забезпечують металооксидні тонкоплівкові транзистори (TFT). Розміщенний на гнучких матеріалах, такий мікрочіп не зламається на відміну від кремнієвих побратимів. Це дозволяє дешево друкувати процесори на пластику, папері, картоні або тканинах.

PlasticARM
мікрочіп PlasticARM
Фото: Bridenstine

За словами авторів, такі властивості дозволять використовувати PlasticARM для створення нового "Інтернету всього" і реалізувати можливості, які сьогодні здаються марнотратними. Наприклад, надрукувати на кожній упаковці чіп, який буде вказувати на зіпсованість молока. Як вважають в Arm, такі процесори будуть вбудовані в більш ніж трильйон обʼєктів за наступні десять років, щоб збирати, обробляти і передавати дані через Інтернет.

Джеймс Маєрс з Arm розповів виданню New Scientist, що процесор Cortex-M0 може запускати багато програм, однак поки PlasticARM може виконувати тільки код, вбудований відпочатку. У майбутніх версіях інженери планують обладнати мікрочіп гнучкою і програмованої памʼяттю.

"Він не буде швидким, він не буде енергоефективним, але якщо я збираюся розмістити його на салаті, щоб відстежувати термін зберігання, то це хороша ідея. Ми все ще шукаємо додатки, як і ті, хто займався виробництвом оригінальних процесорів у 1970-х роках. Чи мова про розумну упаковку? Чи будуть це датчики газу, які скажуть вам, чи безпечно щось їсти чи ні? Це можуть бути пластирі для слідкування за здоровʼям, це цікавий проект, над яким ми працюємо".

У пластикового мікрочіпа є ряд недоліків, які не дозволять йому замінити кремнієві в найближчому майбутньому. PlasticARM складається з 56 340 компонентів, що займають площу менше 60 квадратних міліметрів, але це все ще в 1500 разів більше, ніж розмір процесора Cortex M0 на основі кремнію. Крім того, він недостатньо енергоефективний, щільний і продуктивний. Наприклад, PlasticARM споживає 21 милливатт енергії, але лише 1% використовується для обчислень, а 99% витрачається даремно.

Раніше вчені створили найменший медичний чіп, яка поміщається на кінчику голки. Однокристальних систем зможуть зможуть вводити під шкіру пацієнтам для відстеження їх показників.