支持86条指令:用塑料做成的ARM M0处理器,竟是800nm工艺制造
当代半导体几乎离不开硅,但也有一些例外。ARM和PragmatIC合作,用塑料作为基础材料造出了一颗Cortex-M处理器。

这颗处理器使用了聚酰亚胺基板和IGZO TFT薄膜金属氧化物晶体管。处理器具有13个材料层和4个可布线金属层。尽管制造方式非常特殊,但这是一颗全功能的Cortex-M0处理器,支持86条指令,并且和常规设计的内核实现了二进制兼容。

选择Cortex-M0是有原因的:这是ARM架构中最简单的一种,具备低成本和低功耗的特点。即便如此,该项目依然耗费了超过7年的时间进行预先研究。最终制造出的CPU包含了39157个N型薄膜晶体管和17183个电阻,以29KHz频率运行时功耗为21mW(其中99%是静态功率)。

使用台积电90纳米工艺制造Cortex-M0芯片的面积通常只有0.04平方毫米,而“塑料”版本使用等效800纳米TFT工艺,核心面积高达59.2平方毫米。虽然从芯片面积上来看“塑料CPU”并不是很高效,但塑料的成本可能比硅晶圆更便宜,除了柔性方面的优势外还具备成本效益,有更多机会应用于日常和消耗性的产品当中。

“塑料CPU”的应用前景广泛,外包装、衣服、医用绷带中可以借助它实现一定的可编程性,譬如配合粒子传感器等设备可以让食品包装自动报告其中的食物是否已经变质。