非硅基PlasticARM芯片设计可充分发挥物联网的潜力
以核心 IP 设计闻名的 ARM,其产品已遍布智能手机、服务器、以及物联网等领域。现在,该公司又介绍了首款非硅基微控制器 —— 它就是投入近十年精力、一直在等待有合适的工艺来制造的一款可完全工作的“塑料”处理器核心。
研究配图 - 1:PlasticARM 架构与特性
在近日发表于《自然》杂志上的一篇文章中,该公司隆重介绍了《一款灵活的 32 位 ARM 微处理器》。
此前有关“塑料”或柔性电子产品的概念,已经存在了较长的一段时间。其通常涉及大而简单的制造工艺、基础的 8 位加法器、或显示屏。
不过我们现在看到的,则是 ARM 与 PragmatIC 合作打造的、业内最受欢迎的微控制器之一(M0)的全功能非硅版本。
研究配图 - 2:测试流程
据悉,M0 内核处于 ARM 核心产品堆栈的最基础层级。得益于极简的设计,这款广为流行的微控制器的芯片面积很小,很适合对功耗有较高要求的简单任务。
换言之,我们不会很快的新一代大型设备上见到非硅芯片的身影,但许多依赖 M0 内核来执行基本控制任何的集成电子设备,将迎来这方面的较大变化。
至于 PlasticARM 项目,其旨在在柔性“塑料”介质上重建 M0 核心,并且拥有两项重要特征。
研究配图 - 3:标准单元架构的演变
首先,非硅处理器 / 微控制器使得我们在包装、服装、医用绷带等方面实现一定程度的可编程性。
比如与粒子传感器配合使用,以确定包装内的食物是否发生了腐败或污染,而不再适合人类食用。
其次,与等效的硅芯片设计相比,大规模柔性微控制器的处理成本,较前者低了好几个数量级。
值得一提的是,报道称新 M0 设计、较当前最先进的“塑料”计算设计要强 12 倍。
研究配图 - 4:缓冲区布局与传输特性
ARM 在新闻稿中称,Plastic M0 设计具有 128 字节的 RAM + 456 字节的 ROM,同时还支持 32 位 ARM 微体系架构。
此外由发表于《自然》杂志上的研究论文可知,该处理器由“聚酰亚胺”基板构成,辅以薄膜金属氧化物晶体管(例如 IGZO TFT)工艺。
其在基础上仍属于光刻工艺,需运用旋涂和光刻胶技术,最终成品拥有 13 个材料层和 4 个可布线的金属层。
不过自 IGZO 显示技术投入运用以来,TFT 设计已经相当普及,生产成本也做到了相当低廉。
研究配图 - 5:PlasticARM 的 RTL 模拟
该内核支持 ARMv6-M 架构,具有 16 位 Thumb ISA 和 32 位 Thumb 子集。与常规版本的 M0 一样,其数据和地址位宽均为 32-bit,辅以 2 级有序设计流水线、且支持 86 条指令。
与硅基 M0 内核的主要区别, 在于“塑料”M0 设计并未将寄存器放在 CPU 内部、而是映射到了 128 字节的 DRAM 上,因为后者能够更好地支持 TFT 设计。
除此之外,Plastic M0 内核还是与所有其它 Cortex M0 内核实现二进制兼容。芯片大小上,使用台积电 90nm 硅工艺的 Cortex M0 芯片的典型尺寸为 0.04 mm 2 。
而使用等效 800nm TFT 工艺的 PlasticARM 的核心,则是 59.2 mm 2 (7.536 毫米 × 7.856 毫米)。
研究配图 - 6:PlasticARM 芯片的三项仿真测量
综上所述,Plastic M0 内核的大小,约为标准物联网芯片的 1500 倍。另一个较大的区别,就是其在 3V 输入下的频率约为 20 ~ 29 kHz 。
此外由 ARM 设计文档可知,针对功率(而非频率)进行优化的 180nm 超低泄露工艺,可让 M0 在 50 MHz 的频率下运行(差异在 1600 ~ 2500 倍)。
ARM 指出,Plastic M0 设计拥有 56340 个器件,结合了 39157 个薄膜 n 型晶体管 + 17183 个电阻器。
此设计的目标是不添加任何物理电阻,通过在 TFT 层级使用更高电阻的光刻材料,以实现更小的尺寸。
Cortex-M 产品线(来自:ARM 官网 ,via AnandTech )
总体而言,该论文预测了 18334 个 NAND2 门的等效硅设计。Plastic M0 内核在 29 kHz 频率下的总功率为 21 mW,其中 99% 为静态功率(45% 内核 / 33% 内存 / 22% IO)。
处理器上的 28 个引脚,允许时钟信号生成、复位、GPIO、供电、以及调试。感兴趣的朋友,可移步至《 Nature 》查看《A natively flexible 32-bit Arm microprocessor》全文。
【来源:cnBeta.COM】
Windows10节省硬盘空间新法不常用程序自动归档微软在最新的Windows10预览版中设计了一个新功能,可以帮助你节省硬盘空间,但也有点坑。该功能名为ldquoActiveAppsrdquo,开启后会自动将你不常用的程序进行归档
索尼PS5线上发布会宣布9月17日见在PS5尚未正式发售之前,部分游戏已经准备就绪,它们会在新主机发售前登陆市场。9月12日晚间,索尼PlayStation中国官方微博宣布,索尼PlayStation5线上发布会将于
百度网盘11正式上线会员大升级最高享16TB空间9月9日消息,百度网盘APP已经升级到了11版本,全新推出会员成长体系,超级会员用户最高尊享16T超大空间12G在线解压等特权。新功能如下1首页增加工具集,各类便捷工具都在这里2广
谷歌全面淘汰Android9。0强推全新OS!近日,据外媒报道,谷歌计划在2020年1月31日后不再批准搭载Android9。0的新设备,在此日期之后提交的新设备必须搭载Android10。0。这里补充一句,虽然Android
百度网盘回应推单次收费适合低频用户买10月23日,百度网盘正式上线单次单日下载加速服务(电脑端手机端都可以使用)。价格方面,单次(即加速5分钟),闲时(0点20点)1。9元,忙时(20点24点)2。9元。单日(即加速
魔兽9。0资料片泄露巫妖王又怒了?魔兽世界8。0资料片ldquo争霸艾泽拉斯rdquo已经进入尾声了,这版本的剧情真是一言难尽,最大悬疑就是希尔瓦娜斯到底是洗白还是彻底黑化了。今年嘉年华上,暴雪将公布最新的资料片,
王者荣耀猪年限定皮肤来了木兰贼帅猪年到来之际,王者荣耀不但上架了新英雄猪八戒,还推出了三款猪年限定皮肤。从2月4日起3月31日,三款皮肤限时上架,分别是白虎志middot百里玄策朱雀志middot百里守约及青龙志
Switch用户今日喜迎重磅福利中文来了!1月29日上午8点,任天堂Switch游戏主机正式推送更新了7。0。0版本,国内玩家期待已久的中文系统终于来了!7。0。0版本更新内容如下1添加了6个来自新超级马力欧兄弟U豪华版的
Switch全系告破官方说明书发布下载手把手教你如何操作日前,TeamXecuter(TX团队)发布了用于全系Switch(包含长续航和Lite)硬破的使用说明手册,详细教学如何操作。简单来说,硬破操作难度不小,重点在于电络铁对CPU芯
0元党嗨翻!这款3A大作未发售就被破解破解世界里继续上演着速度奇迹。一周前,FCKDRM破解了Denuvo5。2版本加密,宣告足球经理2019进入ldquo0元列表rdquo。然而,上周末,该小组又搞定了Denuvo5
Win10v1809十月更新扩大暂停推送范围Windows10v1089真可谓命途多舛,刚刚正式发布就因为重大Bug而撤回,这可是微软历史上头一遭,而历经一个多月回炉重造,再次发布后依然问题多多,包括声卡BUGIntel核显