AvanTIL’innovativo processore di plastica flessibile

Il mondo del futuro avrà bisogno di un numero sempre più elevato di processori facili da produrre, economici e con funzioni ben specifiche. Il materiale oggi più usato, il silicio, purtroppo ha un costo troppo alto per poter essere inserito in ogni prodotto senza variare il prezzo finale e, inoltre, richiederebbe anche uno smaltimento adeguato. Per tale ragione alcune grandi aziende hanno iniziato a pensare a soluzioni alternative per alimentare i dispositivi tecnologici.
A tal proposito, un team di ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign e di PragmatIC Semiconductor, produttore britannico di elettronica flessibile, pare aver trovato il modo per costruire processori in plastica che possono essere prodotti in serie a un costo inferiore a 1 centesimo. Il processore è stato chiamato Flexicore, è dotato di unità logiche, memorie e tutto quello che serve per eseguire semplici operazioni. Non è costruito su un substrato di silicio ma, appunto, su una base in plastica. Flexicore è stato presentato di recente all’International Symposium on Computer Architecture.
Non è la prima volta che aziende produttrici hanno provato ad usare la plastica come base sulla quale depositare i transistor, tuttavia aumentare il numero dei semiconduttori, un processo molto delicato, ha portato fino ad oggi a risultati che hanno reso questo tipo di processori troppo inefficienti nel rapporto prezzo/prestazioni. Un esempio è PlasticARM, un processore ARM M0 a 32 bit composto da 56.000 transistor depositati su uno strato plastico e realizzato nel 2021 da ARM in collaborazione con PragmatIC.
I nuovi chip Flexicore, invece, sono stati ottimizzati per ridurre il numero di componenti e la complessità. I ricercatori dell’Illinois, infatti, hanno progettato processori a 4 e 8 bit specificamente per ridurre al minimo le dimensioni e massimizzare la percentuale di circuiti integrati funzionanti prodotti. Il processore ha diversi elementi che possono essere riutilizzati e, inoltre, esegue una sola istruzione per ciclo di clock, poche ma più che sufficienti per gli scopi per cui è stato ideato.
Il prototipo del modello a 4 bit occupa una superficie di 5,6 mm quadrati ed è costituito in tutto da 2.104 transistor, un numero simile a un vecchio Intel 4004 del 1971. L’aspetto più interessante è che utilizzando la stessa tecnologia produttiva dei semiconduttori flessibili dei pannelli LCD IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide), già impiegata in diversi monitor, gli ingegneri sono riusciti a creare questi processori su un substrato flessibile plastico con una resa superiore all’80%, quindi con pochissimi scarti. «L’elettronica flessibile è stata di nicchia per decenni, ma questo studio sulla resa mostra che potremmo essere pronti per il mainstream», ha affermato Rakesh Kumar, a guida del team di ricerca.
Per il futuro, i ricercatori cercheranno di ottimizzare le CPU per diversi processi e carichi di lavoro.
Di certo, la produzione di chip del genere a un costo così basso porterà all’integrazione di componenti elettronici praticamente ovunque. «Questo è esattamente il tipo di innovazione di progettazione necessaria per supportare l’elettronica davvero onnipresente», ha dichiarato Scott White, CEO di PragmatIC Semiconductor.