Procesadores de plástico por menos de un centimo cada uno

Los investigadores diseñan un procesador de plástico barato que podría marcar el comienzo de la era de la electrónica verdaderamente omnipresente

Si has estado siguiendo estadísticas sobre el Internet de las cosas (IoT), que crece en miles de millones de dispositivos cada año, los números son bastante alucinantes. Pero la verdad es que los costosos chips de silicio en realidad están frenando este crecimiento desenfrenado.

Pero ahora los investigadores han diseñado un nuevo procesador de plástico, que estiman que se podrá producir en masa por menos de un centavo. Así es: los nuevos chips Flexicore podrían poner en marcha un mundo en el que todo, desde vendajes hasta plátanos, podría tener un chip, según un informe de IEEE Spectrum.

Los diseños de chips que utilizamos actualmente, incluso para los microcontroladores más básicos, son demasiado complejos para ser producidos en masa en plástico: seguramente no verás un procesador de plástico en nuestra lista de las mejores CPU para juegos. Este es el principal problema al que se enfrentan estos diseños, según investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y el fabricante de electrónica flexible PragmatIC Semiconductor, que los diseños de chips existentes son demasiado complejos para la producción de plástico con rendimientos aceptables.

El año pasado, Arm y PragmatIC anunciaron el desarrollo del prototipo PlasticArm, que implementó el diseño del procesador Arm M0 que incorpora más de 56 000 dispositivos semiconductores para un microchip flexible y barato. Esta última investigación sugiere que se necesitaba un enfoque arquitectónico completamente nuevo para lograr rendimientos utilizables y un chip de sub centavo.

Para abordar las peculiaridades del diseño de chips de plástico, el equipo de la Universidad de Illinois construyó el nuevo diseño del procesador Flexicore desde cero. Debido a que los rendimientos se hunden cuando aumenta el recuento de puertas del procesador, decidieron hacer un diseño mínimo que redujera el recuento de puertas y utilizara una lógica de 4 y 8 bits en lugar de alternativas de 16 o 32 bits. La arquitectura de memoria Flexicore y su conjunto de instrucciones se optimizaron para menos componentes y menos complejidad. Los investigadores también diseñaron una lógica que reutiliza las piezas (y, por lo tanto, tiene menos transistores). Por último, pero no menos importante, el procesador fue diseñado para que ejecute una instrucción en un solo ciclo de reloj.

Para la fabricación de chips, el equipo de investigación utilizó tecnología flexible de óxido de zinc y galio y galio (IGZO) semiconductor de película delgada flexible. Los lectores estarán familiarizados con IZGO para su uso en la fabricación de paneles de monitores. Es una tecnología fiable y establecida y las películas se pueden flexionar en curvas con un radio de milímetros sin efectos nocivos.

Un procesador FlexiCore de 4 bits de muestra mide 5,6 mm cuadrados y contiene 2104 dispositivos semiconductores, similares a una CPU Intel 4004 clásica. Recuerde, antes mencionamos el prototipo PlasticArm utilizando la arquitectura Arm M0, el Flexicore utiliza menos del 4 % de dispositivos semiconductores. Los rendimientos de fabricación fueron superiores al 80 % y los investigadores consideran que la producción de un chip Flexicore costaría menos de un centavo. Los rendimientos con diseños de 8 bits no fueron lo suficientemente buenos como para romper la barrera de un centavo en este momento.

Todavía queda trabajo por hacer, y los investigadores ya han intentado optimizar el diseño de Flexicore para diferentes procesos y cargas de trabajo objetivo con cierto éxito. Será interesante leer sobre cómo la flexión de los chips afecta al rendimiento y lo duraderas que son estas cosas.

Con este procesador de plástico de sub centavo, y el paso de la electrónica flexible del nicho a la corriente principal, es posible que estemos viendo el amanecer de la electrónica verdaderamente omnipresente. La investigación anterior se presentará en el Simposio Internacional sobre Arquitectura Informática a finales de este mes, por lo que deberíamos aprender más sobre ella y más planes de desarrollo pronto.

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