- „Ein 6-mW-Open-Source-Kunststoffchip, der Machine-Learning-Aufgaben ausführt, während er um einen Bleistift gewickelt ist“
Flexibler RISC-V-Prozessor
- Pragmatic Semiconductor aus Großbritannien und ein Forschungsteam haben erstmals einen flexiblen, programmierbaren Chip entwickelt, der nicht aus Silizium besteht
- Dieser 32-Bit-Mikroprozessor mit extrem niedrigem Stromverbrauch kann auch im gebogenen Zustand arbeiten und Machine-Learning-Workloads ausführen
- Er nutzt die Open-Source-RISC-V-Architektur und kann für weniger als 1 US-Dollar hergestellt werden
- Es wird erwartet, dass er günstige Produkte wie tragbare Healthcare-Elektronik und intelligente Verpackungsetiketten mit Rechenleistung versorgen kann
Das Potenzial flexibler Elektronik
- Flexible Elektronik kann in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen die Interaktion mit weichen Materialien erforderlich ist, etwa beim Tragen auf der Haut oder beim Einsetzen in den Körper
- Mögliche Anwendungen sind Skin-Computer, Soft Robotics und Brain-Machine-Interfaces
- Bisherige Elektronik wird jedoch aus starren Materialien wie Silizium hergestellt
Open Source, Flexibilität und ausreichende Geschwindigkeit
- Pragmatic treibt die Entwicklung flexibler Mikrochips voran, deren Herstellung deutlich günstiger ist als die von Siliziumprozessoren
- Das neue Gerät namens Flex-RV ist ein 32-Bit-Mikroprozessor auf Basis von Indium-Gallium-Zink-Oxid (indium gallium zinc oxide, IGZO)
- Um Kosten zu senken, werden IGZO-Dünnschichttransistoren bei niedrigen Temperaturen direkt auf flexiblem Kunststoff gefertigt
- Er basiert auf dem RISC-V-Befehlssatz und vermeidet dank Open Source teure Lizenzkosten proprietärer Architekturen wie x86 oder Arm
- Flex-RV ist programmierbar und kann kompilierte Programme ausführen, die in höheren Sprachen wie C geschrieben wurden
- Dank der Open-Source-Eigenschaften von RISC-V sind AI-Anwendungen möglich, weil ein programmierbarer Hardwarebeschleuniger für Machine Learning integriert werden kann
- Der Flex-RV-Mikroprozessorkern ist 17,5 Quadratmillimeter groß und besteht aus rund 12.600 Logikgattern
- Er läuft mit 60 kHz und verbraucht weniger als 6 Milliwatt Leistung
- Selbst bei einer Biegung mit einem Krümmungsradius von 3 Millimetern führt er Programme korrekt aus
- Je nach Biegerichtung und Winkel wird die Leistung um 4,3 % langsamer oder um 2,3 % schneller
Niedrige Kosten und ausreichende Leistung
- Silizium-Mikrochips können mit deutlich höheren Gigahertz-Geschwindigkeiten als Flex-RV laufen, doch das dürfte kein Problem sein
- Viele Sensoren für Temperatur, Druck, Geruch, Feuchtigkeit oder pH-Wert arbeiten typischerweise sehr langsam im Hertz- oder Kilohertz-Bereich
- Diese Sensoren werden in aufkommenden Bereichen eingesetzt, in denen flexible Mikroprozessoren nützlich sein dürften, etwa in Smart Packaging, Etiketten und tragbarer Healthcare-Elektronik
- Schon der Betrieb des Mikroprozessors mit 60 kHz reicht aus, um die Anforderungen dieser Anwendungen zu erfüllen
- Die Herstellung von Flex-RV dürfte schätzungsweise weniger als 1 US-Dollar kosten
- Möglich wird das durch Pragmatics kostengünstige Fertigungstechnologie für flexible Chips und die lizenzfreie RISC-V-Technologie
- Das Forschungsteam veröffentlichte die Ergebnisse in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature vom 25. September
Meinung von GN⁺
- Flexible Elektronik hat großes Potenzial, Innovationen in Bereichen wie Wearables, Healthcare und IoT voranzutreiben
- Gerade bei Geräten, die am Körper getragen oder in ihn eingesetzt werden, könnte sie die Grenzen starrer Siliziumchips überwinden und den Nutzerkomfort deutlich erhöhen
- Allerdings ist die Technologie noch nicht in der Kommerzialisierungsphase, und bei Leistung und Haltbarkeit reicht sie realistisch noch nicht an Siliziumchips heran. Es braucht passende Einsatzszenarien für den jeweiligen Anwendungsfall
- Der Einsatz der RISC-V-Architektur ist sehr positiv. Er kann zur Belebung des Open-Source-Hardware-Ökosystems beitragen und vielfältige Anpassungen ermöglichen
- Wenn günstige flexible Chips kommerzialisiert werden, dürfte der Markt für Einweg-Elektronik stark wachsen. Dabei sollten auch Nebenwirkungen wie Umweltprobleme berücksichtigt werden
Noch keine Kommentare.