قرار گرفتن پردازنده ی ARM Cortex-M0 بر روی بستری انعطاف پذیر

این هفته مقاله‌ای در مجله‌ی *Nature به وسیله‌ی مرکز تحقیقات ARM و مرکز “PragmatIC” واقع در پارک علم کمبریج انگلستان منتشر شد. در این مقاله جزئیاتی از PlasticArm ارائه شد که یک سیستم بر روی تراشه (SoC) انعطاف پذیر مبتنی بر ARM Cortex-M0 است که با استفاده از ترانزیستورهای فیلم-نازک (Thin-Film Transistor) بر روی یک بستر انعطاف پذیر قرار داده شده است. با وجود اینکه این روش هنوز صنعتی نیست ولی پتانسیل قابل ملاحظه‌ای برای اضافه کردن میکروپردازنده‌ها و در نتیجه هوش به بسیاری از محصولات را دارد. یکی از نویسندگان این مقاله، جان بیگز، مهندس برجسته‌ی ARM Research، در این باره گفت: “هرچه میکروپردازنده‌های ارزان قیمت از نظر تجاری عملی‌تر شوند، بازارهای متنوع با کاربردهای جالبی مانند سنسورهای هوشمند، برچسب‌های هوشمند و بسته‌بندی‌های هوشمند باز می‌شوند. محصولات با استفاده از این دستگاه‌ها می‌توانند با کاهش هدر رفت مواد غذایی به ثبات کمک کرده و با ردیابی چرخه زندگی هوشمند، اقتصاد مبتنی بر بازیافت را تقویت کنند. من شخصاً فکر می‌کنم بیشترین تأثیر آن در مراقبت‌های بهداشتی باشد – این فناوری واقعاً به ساخت سیستم‌های نظارت بر بهداشت یکبار مصرف هوشمند که می‌توانند مستقیماً روی پوست استفاده شوند کمک می‌کند.

دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر، برخلاف دستگاه‌های نیمه رسانای معمولی، روی لایه‌های جایگزین مانند کاغذ، پلاستیک یا فویل فلزی ساخته شده‌اند. با استفاده از مواد نیمه رسانای فیلم-نازک مانند مواد آلی، اکسیدهای فلز یا سیلیکن آمورف(amorphous silicon)، به ویژگی‌هایی دست پیدا می‌کنیم که از سیلیکن به دست نمی‌آید، از جمله نازکی، سازگاری و هزینه‌های ساخت پایین. TFT ها را می توان روی لایه‌های انعطاف‌پذیر با هزینه پردازش قابل توجهی پایین‌تر از ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه‌هادی اکسید فلز (MOSFET) ساخته شده روی ویفرهای سیلیکن کریستالی ساخت.

اجزای PlasticArm

در یک میکروپردازنده‌ی ساده‌ی انعطاف‌پذیر، سه بخش اصلی وجود دارد: یک واحد پردازش مرکزی (CPU) 32 بیتی، یک پردازنده‌ی ۳۲ بیتی متشکل از یک CPU و دستگاه‌های جانبی CPU، و یک سیستم بر روی تراشه (SoC) که پردازنده، حافظه‌ها و ارتباطات گذرگاه (bus interfaces) را دربرداشته باشد. همه‌ی این‌ها با استفاده از TFT های اکسید فلز بر روی یک بستر انعطاف پذیر ساخته شده‌اند. پردازنده‌ی ساده‌ی انعطاف‌پذیر ۳۲ بیتی از پردازنده‌ی ARM Cortex-M0 برگرفته شده است که معماری ARMv6-M را پشتیبانی می‌کند (یک مجموعه‌ی غنی با بیش از ۸۰ دستورالعمل) و همچنین از ابزارهای موجود برای توسعه نرم‌افزار نیز پشتیبانی می‌کند.

تصویر سمت چپ معماری SoC که ساختار داخلی، پردازنده و دستگاه‌های جانبی سیستم را نشان می‌دهد و در سمت راست ویژگی‌های واحد پردازنده‌ی مرکزی به کار برده شده در PlasticArm در مقایسه با پردازنده‌ی Arm Cortex-M0+ CPU (مرجع: *Nature) کل این SoC انعطاف‌پذیر که PlasticArm نام دارد، توانایی اجرا کردن برنامه‌ها از طریق حافظه‌ی داخلی خود را دارد. این معماری معادل ۱۸۳۳۴ گیت NAND دارد که آن را به پیچیده‌ترین FlexIC (ICهای منعطف) با دست کم ۱۲ برابر پیچیدگی بیشتر از مدارهای مجتمع قبلی تبدیل می‌کند که تا به الان با استفاده از TFT های اکسید فلز بر روی یک بستر انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند.




تصویر چپ: layout مربوط به PlasticArm و تصویر راست: تصویر میکروگرافی از die که ابعاد را نیز نشان می‌دهد (مرجع: Nature*)

جزئیات بیشتر در این رابطه را می توانید در لینک زیر که مرجع اصلی این خبر است مشاهده نمایید:

https://www.eetimes.com/plasticarm-soc-puts-arm-cortex-m0-on-flexible-substrate/#

* لینک مقاله‌ی Nature:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625-w


About the Author : Maryam Ghasemi