Создан гибкий бескремниевый чудо-процессор на RISC-V ценой $1

Британский стартап Pragmatic Semiconductor создал гибкий и энергоэффективный процессор общего назначения, пишет TechSpot.

Микросхема, получившая название Flex-RV, основана на открытой архитектуре RISC-V. Ее себестоимость в производстве не превышает $1, утверждают разработчики.

Вместо привычного кремния в микросхеме задействован другой полупроводниковый материал – оксид индия-галлия-цинка (IGZO), обеспечивающий необычные свойства чипа. IGZO-транзисторы, составляющие основу микросхемы, «печатаются» непосредственно на гибкой подложке, выполненной из полиимидного материала. Процесс протекает при низкой температуре. Готовый чип распаивается на гибкой печатной плате (FlexPCB).

В демонстрационном видео, опубликованном Pragmatic, показано, что гибкие процессор и печатная плата, на которой тот размещен, продолжают функционировать даже в процессе аккуратного наматывания на стержень из материала-диэлектрика, напоминающий коктейльную соломинку. Обратная процедура также не нарушает работу устройства.

Разработчики отмечают, что чип выдерживает сгибание с достижением радиуса кривизны вплоть до 5 мм.

Главный недостаток Flex-RV – его низкая по нынешним меркам производительность. Чип содержит всего 12,6 тыс. логических вентилей. Прототип микросхемы способен работать на тактовой частоте до 60 кГц (килогерц), тогда как частоты современных процессоров общего назначения исчисляются гигагерцами.

С другой стороны, чип Pragmatic выгодно отличается чрезвычайно низким уровнем энергопотребления, используя источник питания мощностью всего 6 мВт. Кроме того, он оснащен специализированным блоком для решения задач машинного обучения.

В обучении модных сегодня больших языковых моделей (LLM) вроде GPT компании OpenAI, разработка Pragmatic вряд ли пригодится. Однако устройство вполне может найти применение в области медицинских технологий. В частности, уместным видится использование такого чипа в носимых медицинских устройствах, мягкой робототехнике и при создании нейроинтерфейсов, подобных развиваемым Neuralink Илона Маска (Elon Musk).

Поскольку Flex-RV построен на свободной архитектуре RISC-V и наборе инструкций RV32E, производителю не придется платить за использование интеллектуальной собственности сторонних разработчиков, таких как британская ARM, которая зарабатывает преимущественно на лицензировании одноименных процессорных ядер. Это должно поспособствовать снижению издержек и положительно сказаться на итоговом ценнике чипа и продуктов на его основе в будущем.

В июле 2021 г. разработчики из ARM опубликовали в научном журнале Nature исследовательскую работу, посвященную проекту PlasticARM по созданию 32-битного однокристальной ARM-системы на пластиковой подложке. Получившееся в рамках проверки концепции (proof-of-concept) устройство имело активную поверхность площадью 59 мм2, на которой уместилось 18344 логических элемента. Большую часть пространства заняло 32-битное ядро ARM Cortex-M0+. Остальное между собой поделили 128 байт оперативной памяти и 456 байт постоянной.

Чип, построенный инженерами ARM, получился не столь экономичным, как Flex-RV, – потребляемая им мощность составила 20 мВт. Кроме того, разработчики стали испытывать пределы его физической гибкости.

В отличие от ARM, доминирующей на рынке смартфонов и носимой электроники, и x86, популярной среди производителей компьютеров, представленная в 2010 г. RISC-V является открытой архитектурой – ее можно свободно и бесплатно использовать в любых проектах, в том числе коммерческого характера.

Поддержкой и развитием RISC-V занимается некоммерческая организацией RISC-V International, в которую входят более 1 тыс. участников из 50 стран. В России с осени 2022 г. существует ассоциация разработчиков на RISC-V.

Перспективу в RISC-V разглядели и в Китае, причем далеко не вчера, и даже планировали создать собственный национальный вариант архитектуры – форк под названием RISC-X, чтобы обезопасить себя от возможных санкций со стороны США. Американские чиновники недавно озаботились проблемой свободного доступа к технологии со стороны бизнеса из Поднебесной и в настоящее время изучают вопрос его возможного ограничения.

В августе 2024 г. китайская Unisoc представила E450R – «первый в мире» чип безопасности на перспективной открытой архитектуре RISC-V. Ключевой особенностью E450R разработчики называют асимметричный криптографический движок PKE, реализованный в чипе, который, как утверждается, работает на 50% «предшественника». Какое конкретно изделие является тем самым «предшественником», не уточняется.

Сообщение Создан гибкий бескремниевый чудо-процессор на RISC-V ценой $1 появились сначала на Время электроники.