Plastik może zastąpić krzem w chipach. To cenowa rewolucja

Patrząc na postępująca komputeryzację świata – w tym coraz większą liczbę „smarturządzeń” – może się wydawać, że lada chwila nadejdą czasy, gdy niemalże każdy obiekt będzie sprzętem elektronicznym. Jest tylko jeden problem: te nadal wymagają układów krzemowych, a wysoki koszt oraz sztywność tychże nieco hamują ekspansję komputerów.

Powiązane:Chiński „kwantowy” telefon, którego nie da się zhakować

A co gdyby udało się drastycznie zmniejszyć koszt produkcji? Nad tym problemem pracowali m.in. naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbanie i Champaign. Wkrótce podzielą się wynikami swoich badań: plastikowymi, giętkimi chipami komputerowymi FlexiCore, które będzie można produkować masowo za „mniej niż pensa” każdy.

FlexiCore i problem opłacalności

To nie pierwszy tego typu projekt. W 2021 roku firma Arm z pomocą PragmatIC odtworzyła w plastiku swój 32-bitowy mikrokontroler z ponad 56 tysiącami półprzewodników. Jednak to był najprostszy chip z katalogu producenta. Problemy zaczynają się przy bardziej skomplikowanych konstrukcjach.

Jak tłumaczyli inżynierowie z Illinois oraz PragmatIC (via IEEE Spectrum), jak dotąd nawet najbardziej podstawowe mikrokontrolery wykorzystywane we współczesnych urządzeniach były zbyt skomplikowane, by dało się je produkować w plastiku na skalę przemysłową. Podobne inicjatywy zwykle skutkowały jednym lub co najwyżej kilkoma działającymi chipami, co byłoby skrajnie nieopłacalne dla producentów.

Właśnie ten problem chciano rozwiązać na Uniwersytecie Illinois. W tym celu opracowano całkowicie nowy procesor zwany FlexiCore oparty na IGZO (materiale wykorzystywanym m.in. przy produkcji niektórych matryc w monitorach). Aby ograniczyć spadek wydajności wynikający ze zbyt dużej liczby bramek logicznych, chip oparto na logice cztero- i ośmiobitowej, a całość zaprojektowano tak, by wykonywała instrukcję w jednym cyklu zegara.

Technologia (odległej) przyszłości

Oczywiście nie należy się spodziewać, że FlexiCore z dnia na dzień zastąpi krzem w komputerach. W przypadku 4-bitowego chipu udało się osiągnąć skuteczność produkcji na poziomie 81%, co według kierującego projektem Rakesha Kumara jest wystarczająco „opłacalne”. Jednak 8-bitowy procesor wypadł już znacznie gorzej.

Nie da się też ukryć, że możliwości FlexiCore są skromne (delikatnie rzecz ujmując) w porównaniu do chipów wykorzystywanych we współczesnych urządzeniach. Naukowcy musieli zmniejszyć liczbę i rozbudowanie instrukcji, które procesor jest w stanie wykonać. W obecnym stanie raczej nie znajdzie zastosowania nawet w najbardziej budżetowych laptopach.

Niemniej Kumar uważa, że skupienie się na „koszcie, kompatybilności i cienkości” zamiast „mocy i wydajności” otwiera furtkę dla „nowych architektur komputerowych” oraz zastosowań dla układów scalonych. Teraz inżynierowie mogą optymalizować i dalej testować FlexiCore, na przykład pod kątem wpływu zginania chipów na ich wydajność.

Zapewne plastikowych procesorów nie zobaczymy jeszcze przez długie lata lub nawet dekady. Jednak Kumar wierzy, że może to być klucz do rewolucji, dzięki której elektronika stanie się prawdziwie „wszechobecna”. Nawet, jak to ujęło IEEE Spectrum, w „bandażach, butelkach i bananach”.

Więcej powinniśmy się dowiedzieć na konferencji International Symposium on Computer Architecture 2022 (ISCA), która rozpocznie się jutro.

Czytaj więcej:Znaleźli sposób, żeby zhakować wyłączonego iPhone'a. Apple nie komentuje