芯東西（公眾號：aichip001）
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高歌
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芯東西7月23日訊息，當地時間7月21日，Arm首款基於柔性塑膠的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）電晶體和電阻器組成，面積為59。2mm
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，時鐘頻率最高可達29KHz，功耗僅為21mW。PlasticARM採用了薄膜電晶體（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製造廠商PragmatIC製造，採用FlexLogIC 200mm晶圓工藝，晶片製程為0。8μm，具有低成本大批次製造潛力。
論文連結：https：//www。nature。com/articles/s41586-021-03625-w
一、長跑6年，可用於物聯網等低功耗場景
在過去的20年中，儲存器、感測器、電池、發光二極體等都出現了低成本的柔性解決方案。但是微處理器方面，人們卻只能將矽基微處理器管芯整合到柔性基板上，從而得到柔性化的微處理器。而這一方案，需要採用傳統的晶片製造工藝，成本過高，遠無法達到日常用品智慧化的要求。
根據論文，PlasticARM並非要取代傳統的矽基晶片，但它可以真正地讓飲料瓶、食品包裝、服裝、繃帶、可穿戴裝置等日常用品實現智慧化。
Arm時任CTO Mike Muller在展示塑膠晶片樣品
基於此，Arm早在2015年就透露了基於Cortex M0的塑膠片上系統（SoC）研發計劃。在11月24日的Arm TechCon上，時任Arm CTO的Mike Muller展示了塑膠晶片樣品，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的執行長Scott White進行了電話交流。但當時PragmatIC還在忙於開發一個模擬元件庫，其時間表並不明確。
時間流轉到今日，長跑6年的柔性塑膠微處理器終於正式發表，這是否又意味著全智慧化時代的步伐正在臨近呢？
二、採用0.8μm工藝，邏輯閘超18000個
PlasticARM採用了PragmatIC的0。8μm工藝，在其位於英國塞奇菲爾德的“fab-in-a-box”晶圓廠中製造。
研究人員稱，PlasticARM擁有超過18000個邏輯閘，比之前的柔性積體電路高12倍，是迄今為止最複雜的柔性積體電路。而在PlasticARM的基礎上，人們可以構建低成本、可彎曲的智慧整合系統，實現真正的“萬物互聯”。
PlasticARM也不完美。據悉，Arm正在開發低功耗單元庫，可支援多達10萬門的塑膠設計，以解決柔性塑膠的散熱問題。但是PragmatIC的NMOS技術可能無法實現10萬門的遷移，需要採用CMOS技術，而這可能還要花費數年的時間。
儘管如此，研究人員預計，未來十年，PlasticARM將把超過1萬億個產品整合到數字世界中，為生活、科研、商業等多個維度帶來改革契機。
三、採用薄膜電晶體，成本較低、可彎曲
相比當今常用的金氧半導體場效電晶體（MOSFET），Arm採用了薄膜電晶體（TFT），其在厚度、整合性和製造成本上都有著顯著優勢。
在製造工藝上，研究人員選擇了柔性電子製造技術，該技術也被稱為天然柔性加工引擎（natively flexible processing engine）。採用了這一技術製造的金屬氧化物薄膜電晶體成本較低，尺寸也符合大規模整合的要求。
配有I/O的柔性Arm Cortex-M SoC
值得一提的是，PlasticARM相比最近釋出的柔性機器學習硬體，通用程度更高，還支援豐富的指令集，可以用於編寫機器學習等各類應用程式。
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、儲存器和匯流排介面的片上系統（SoC），SoC也就是PlasticARM。
其CPU為支援Armv6-M架構的Arm Cortex-M CPU。和Cortex-M0+有所不同的是，為了節省CPU面積，Cortex-M CPU的暫存器被安置到了隨機存取儲存器RAM中。而且兩個CPU彼此二進位制相容，還與同一架構系列下的其他CPU相容。
由於該SoC與Arm Cortex-M類處理器相容，因此它可以搭載現有的軟體/工具，無需建設新的軟體工具生態。
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，用於處理來自外部裝置的中斷。
除了32位處理器，SoC還有儲存器（ROM/RAM）、AHB-LITE互連結構和邏輯介面、匯流排介面等部分。
PlasticARM結構（左）與2款CPU對比（右）
結語：PlasticARM或成“萬物智聯”基礎
隨著PlasticARM的問世，可穿戴裝置、電子面板等或將迎來新的發育機會。雖然其製程較矽基晶片較低，但是PlasticARM低成本、低功耗、可使用現有軟體工具的特性，或許能夠成為很多行業突破的良機。
雖然PlasticARM還沒有實現商業化，但展望未來“萬物智聯”時代，今天將會是一個重要的節點。