Alexander
Ostatecznym celem Internetu Rzeczy (IoT) jest wbudowanie możliwości obliczeniowych w każdy obiekt na świecie, ale to mrzonka przy technologii produkcji współczesnych chipów. Brytyjski ich projektant, firma Arm uważa jednak, że ma rozwiązanie tego problemu, ujawniając najpotężniejszy jak do tej pory mikroprocesor z tworzywa sztucznego.
Na przestrzeni lat spadające koszty i rozmiar chipów krzemowych umożliwiły integrację wyrafinowanej elektroniki z coraz większą gamą obiektów. Prawie w każdym urządzeniu domowym prawdopodobnie znajdziemy jego “inteligentną” wersję.
Istnieją jednak granice, w których możemy rozsądnie dodać elektronikę. Jednorazowa butelka na mleko, która automatycznie wyczuwa kiedy jej zawartość się psuje, jest wyraźnie jeszcze poza zasięgiem, podobnie jak jednorazowy opatrunek na rany, który może monitorować poziom wilgoci, by zapewnić prawidłowe gojenie.
Arm uważa jednak, że tego rodzaju aplikacje mogą nie być zbyt daleko. W artykule opublikowanym w Nature naukowcy z firmy szczegółowo opisywali 32-bitowy mikroprocesor zbudowany bezpośrednio na podłożu z tworzywa sztucznego, które jest zarówno elastyczne, jak i znacznie tańsze niż dzisiejsze chipy.
“Przewidujemy, że PlasticARM będzie pionierem w rozwoju tanich, w pełni elastycznych inteligentnych zintegrowanych systemów, aby umożliwić w ciągu następnej dekady “internet wszystkiego” składającemu się z integracji ponad biliona obiektów nieożywionych w cyfrowym świecie ” – napisali.
Elastyczna elektronika nie jest dokładnie nowa, a czujniki, baterie, diody LED, anteny i wiele innych prostszych komponentów zostało już wcześniej zademonstrowanych. Ale praktyczny mikroprocesor, który może przeprowadzać znaczące obliczenia, był nieuchwytny z uwagi na dużą liczbę wymaganych tranzystorów, mówią naukowcy.
Nowy układ zaprojektowany przez Arm zdołał upakować ponad 50 000 tranzystorów na powierzchni nieco poniżej jednego cala kwadratowego. Pozwoliło to na stworzenie 18 000 bramek logicznych, t.j. około 12 razy więcej niż jakikolwiek poprzedni elastyczny układ scalony.
Aby to zrobić, firma zwróciła się do brytyjskiej firmy PragmatIC Semiconductor, która opracowała elastyczny proces produkcji elektroniki, który drukuje tranzystory cienkowarstwowe bezpośrednio na podłożu z tworzywa sztucznego zwanym poliamidem.
Powstały układ jest zasadniczo kopią ultra-energooszczędnego procesora Arm Cortex-M0 + zaprojektowanego do zastosowań „IoT”, ale z pewnymi znaczącymi zastrzeżeniami. Układ może zarządzać tylko prędkościami 29 kiloherców, t.j. ponad 30 razy wolniejszymi niż około 1 megaherza, który może osiągnąć M0 +. Co gorsza, zużywa 2000 razy więcej energii, choć nadal nie jest to dużo przy 20 miliwatach.
Obecna iteracja również nie ma reprogramowalnej pamięci, więc może uruchamiać tylko wbudowane fabrycznie operacje, chociaż naukowcy spodziewają się to zmienić w przyszłych wersjach. Zespół nie przetestował również elastyczności chipa, mimo że został on uznany za jedną z jego najbardziej obiecujących cech.
To urządzenie jest jednak tylko dowodem słuszności koncepcji, a wiele z jego niedociągnięć zostanie przepracowanych, gdy chip zostanie skomercjalizowany, co wydaje się być zamierzone przez firmę. Ale James Myers z Arm powiedział, że te ulepszenia prawdopodobnie będą skromne, ponieważ ich celem nie było stworzenie chipów tak złożonych, jak standardowe krzemowe.
Pomimo wyraźnych wzmianek o elastyczności chipa, jego niski koszt jest prawdopodobnie znacznie ważniejszym czynnikiem. Proces produkcji PragmatIC usunął wiele kosztownych kroków związanych z budowaniem chipów, a surowce są również znacznie tańsze niż standardowych procesorów.
Te chipy mogą nie być tak potężne jak ich krzemowi kuzyni, ale będą znacznie, znacznie tańsze. Istnieje wiele zastosowań, w których cena jest znacznie większym czynnikiem niż możliwości przetwarzania, od inteligentnej odzieży po inteligentne opakowania.
To, czy naprawdę musimy instalować chipy w każdym obiekcie pod słońcem, to inna sprawa, ale jeśli Internet Wszystkiego ma być naprawdę realizowany, to te plastikowe mikroprocesory mogą być jednym z jego kluczowych składników.