7 月 23 日消息，當地時間 7 月 21 日，Arm 首款基于柔性塑料的 32 位微處理器 PlasticARM 刊登在了頂級學術期刊《自然》上。

　　PlasticARM 由 56340 個 NMOS(N 型金屬-氧化物-半導體)晶體管和電阻器組成，面積為 59.2mm2，時鐘頻率最高可達 29KHz，功耗僅為 21mW。PlasticARM 采用了薄膜晶體管(TFT)，可以彎曲到曲率半徑為 3mm 的程度。

　　這款微處理器由 Arm 投資的英國柔性 IC 制造廠商 PragmatIC 制造，采用 FlexLogIC 200mm 晶圓工藝，芯片制程為 0.8μm，具有低成本大批量制造潛力。

　　01. 長跑 6 年，可用于物聯網等低功耗場景

　　在過去的 20 年中，存儲器、傳感器、電池、發(fā)光二極管等都出現了低成本的柔性解決方案。但是微處理器方面，人們卻只能將硅基微處理器管芯集成到柔性基板上，從而得到柔性化的微處理器。而這一方案，需要采用傳統(tǒng)的芯片制造工藝，成本過高，遠無法達到日常用品智能化的要求。

　　根據論文，PlasticARM 并非要取代傳統(tǒng)的硅基芯片，但它可以真正地讓飲料瓶、食品包裝、服裝、繃帶、可穿戴設備等日常用品實現智能化。

　　▲ Arm 時任 CTO Mike Muller 在展示塑料芯片樣品

　　基于此，Arm 早在 2015 年就透露了基于 Cortex M0 的塑料片上系統(tǒng)(SoC)研發(fā)計劃。在 11 月 24 日的 Arm TechCon 上，時任 Arm CTO 的 Mike Muller 展示了塑料芯片樣品，他還暗示這種設計可以應用到物聯網等低功耗應用場景中。

　　在活動中，Mike Muller 與 PragmatIC 的首席執(zhí)行官 Scott White 進行了電話交流。但當時 PragmatIC 還在忙于開發(fā)一個模擬組件庫，其時間表并不明確。

　　時間流轉到今日，長跑 6 年的柔性塑料微處理器終于正式發(fā)表，這是否又意味著全智能化時代的步伐正在臨近呢?

　　02. 采用 0.8μm 工藝，邏輯門超 18000 個

　　PlasticARM 采用了 PragmatIC 的 0.8μm 工藝，在其位于英國塞奇菲爾德的“fab-in-a-box”晶圓廠中制造。

　　研究人員稱，PlasticARM 擁有超過 18000 個邏輯門，比之前的柔性集成電路高 12 倍，是迄今為止最復雜的柔性集成電路。而在 PlasticARM 的基礎上，人們可以構建低成本、可彎曲的智能集成系統(tǒng)，實現真正的“萬物互聯”。

　　PlasticARM 也不完美。據悉，Arm 正在開發(fā)低功耗單元庫，可支持多達 10 萬門的塑料設計，以解決柔性塑料的散熱問題。但是 PragmatIC 的 NMOS 技術可能無法實現 10 萬門的遷移，需要采用 CMOS 技術，而這可能還要花費數年的時間。

　　盡管如此，研究人員預計，未來十年，PlasticARM 將把超過 1 萬億個產品集成到數字世界中，為生活、科研、商業(yè)等多個維度帶來改革契機。

　　03. 采用薄膜晶體管，成本較低、可彎曲

　　相比當今常用的金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)，Arm 采用了薄膜晶體管(TFT)，其在厚度、整合性和制造成本上都有著顯著優(yōu)勢。

　　在制造工藝上，研究人員選擇了柔性電子制造技術，該技術也被稱為天然柔性加工引擎(natively flexible processing engine)。采用了這一技術制造的金屬氧化物薄膜晶體管成本較低，尺寸也符合大規(guī)模集成的要求。

　　▲ 配有 I/O 的柔性 Arm Cortex-M SoC

　　值得一提的是，PlasticARM 相比最近發(fā)布的柔性機器學習硬件，通用程度更高，還支持豐富的指令集，可以用于編寫機器學習等各類應用程序。

　　PlasticARM 主要分為 3 個層次，分別是 32 位 CPU;包含 CPU 和 CPU 外設的 32 位處理器;以及包含處理器、存儲器和總線接口的片上系統(tǒng)(SoC)，SoC 也就是 PlasticARM。

　　其 CPU 為支持 Armv6-M 架構的 Arm Cortex-M CPU。和 Cortex-M0 + 有所不同的是，為了節(jié)省 CPU 面積，Cortex-M CPU 的寄存器被安置到了隨機存取存儲器 RAM 中。而且兩個 CPU 彼此二進制兼容，還與同一架構系列下的其他 CPU 兼容。

　　由于該 SoC 與 Arm Cortex-M 類處理器兼容，因此它可以搭載現有的軟件/工具，無需建設新的軟件工具生態(tài)。

　　處理器由 CPU 和與 CPU 緊密耦合的內嵌向量中斷控制器(NVIC)組成，用于處理來自外部設備的中斷。

　　除了 32 位處理器，SoC 還有存儲器(ROM/RAM)、AHB-LITE 互連結構和邏輯接口、總線接口等部分。

　　▲ PlasticARM 結構(左)與 2 款 CPU 對比(右)

　　04. 結語：PlasticARM 或成“萬物智聯”基礎

　　隨著 PlasticARM 的問世，可穿戴設備、電子皮膚等或將迎來新的發(fā)育機會。雖然其制程較硅基芯片較低，但是 PlasticARM 低成本、低功耗、可使用現有軟件工具的特性，或許能夠成為很多行業(yè)突破的良機。

　　雖然 PlasticARM 還沒有實現商業(yè)化，但展望未來“萬物智聯”時代，今天將會是一個重要的節(jié)點。

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