Американские ученые из Университета Иллинойса с нуля создали новый дизайн процессора FlexiCore, который полностью сделан из пластика. Но так как добиться высокой плотности логических элементов из-за увеличения процента брака им не удалось, то решено было использовать только 4-битную и 8-битную архитектуру, вместо привычных и более продвинутых 16-битной и 32-битной. Однако, не смотря на допущенные упрощения, достигнутого результата вполне достаточно для работы не самых сложных вычислительных устройств Интернета вещей.
Как отмечают создатели, FlexiCore создан с расчетом на максимальное уменьшение количества транзисторов и сложности, чего удалось добиться благодаря оптимизации набортной памяти и набору инструкций, которые выполняются за один такт. Само же производство микросхем осуществляется путем нанесения на гибкую пленку транзисторов на основе IGZO (оксид индия-галлия-цинка), что также используется при создании дисплеев. Благодаря этому FlexiCore можно сгибать без последствий.
Что касается стоимости пластиковых чипов, то она составила меньше цента за штуку в случае производства 4-разрядных экземпляров с 2104 полупроводниковыми элементами. А вот 8-рязрядные оказались более подвержены браку, поэтому их стоимость превышает эту сумму, что впрочем не делает их производство бессмысленным.
Пластик или кремний?
Несмотря на то, что помимо кремния существует еще целый ряд полупроводников, он по прежнему остается самым распространенным и востребованным в производстве чипов для электроники. Кроме того, его стоимость находится на достаточно низком уровне, а способы обработки исследованы вдоль и поперек, что способствует спросу у производителей микросхем. Так что же побуждает исследователей искать альтернативы кремнию, если на первый взгляд в этом нет как таковой необходимости?
- Цена. Внутри каждого смартфона и лэптопа имеются различные микросхемы и процессор, благодаря которым такие устройства функционируют. Но не многие понимают, что такие же составные части имеются в умных розетках и лампочках, роутерах, модемах, камерах, картах памяти и даже автомобилях. И первоочередное сходство, которое роднит их с аналогами из более продвинутой техники - это состав. Все микросхемы и процессоры создаются из одних и тех же материалов вне зависимости от сложности конечного продукта, что впрочем не всегда оправданно. Например, это касается стоимости. Сам по себе кремний доступен, но цикл его обработки достаточно дорогостоящий, что влияет на цену товара, которая могла бы стать еще ниже, если бы использовался более дешевый аналог с простой технологией преобразования.
- Недостаток свойств. Микросхемы из кремния не способны к сгибанию. Попытка сложить их вдвое обернется нарушением целостности и выходом из строя, что не позволяет применять их в гибкой электронике. FlexiCore и ему подобные чипы с этой задачей справятся, так как состоят из гибкого пластика.
- Отсутствие влагоустойчивости. Как известно, электроника не терпит контакта с влагой, что в первую очередь связано с открытостью ее составных частей из кремния. Использование влагоустойчивых материалов могло бы позволить создавать более миниатюрные и интересные конструкции, без необходимости уделять внимание непроницаемому корпусу, который добавлял бы им массивности и стоимости.
Поэтому различные разработчики, в том числе из Иллинойса, ищут способы заменить кремний в тех случаях, где его использование просто нецелесообразно или невозможно. А создание FlexiCore стало достаточно успешной попыткой, что позволит в кратковременной перспективе начать применение гибких копеечных чипов в самых разных сферах - от торговли до медицины.
Дефицит полупроводников победит FlexiCore?
Проблема нехватки полупроводников, с которой связаны ограниченные поставки электроники и комплектующих, ощущается достаточно остро последние несколько лет. Но почему ее до сих пор не решили? С одной стороны все достаточно однозначно - нужно нарастить объемы производства, однако, это не так просто, ведь мощностей для этого недостаточно, строить новые заводы накладно и рискованно, а напряженная ситуация в мире мешает строить оптимистичные прогнозы на будущее, что опять же негативно влияет на принятие действенных решений в данной отрасли.
И здесь на сцену выходит FlexiCore созданный из пластика с применением совершенно других технологий, не затрагивающий привычную цепочку производства чипов из кремния. Способен ли он хотя бы отчасти решить проблему с дефицитом? К сожалению нет.
- Во-первых, чипы из пластика даже близко не сопоставимы по мощности с теми, в которых все сейчас нуждаются.
- Во-вторых, электроника, в которой может применяться FlexiCore, не является дефицитной.
- В-третьих, нет необходимости заменять кремний пластиком в дорогостоящих микросхемах, так как это не на что существенно не повлияет, ведь проблема заключается не в недостатке сырья.
В итоге, становится ясным, что даже если завтра начнется массовое производство пластиковых чипов, то в лучшем случае это разгрузит производственные линии на кремниевых заводах, позволив сосредоточиться им на производстве более востребованных процессоров и микросхем. Но даже при таком раскладе, стоит учитывать тот факт, что производство новой начинки для смартфона не создается там же, где и чипы для интернет-модемов, а значит FlexiCore и его аналоги практически никак не смогут повлиять на проблему с дефицитом полупроводников.
А что вы думаете о пластиковых чипах? Можете ли придумать им применение? А задел ли вас дефицит? Насколько дороже рыночной стоимости вам удалось купить видеокарту или игровую консоль?
