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Nr 25–26 2022 www markttechnik de Aktuell Nachrichten 3 gestrebte Preisziel von unter einem Cent pro Chip blieb in weiter Ferne Nach Ansicht des Design-Teams der Universität von Illinois Urbana-Champaign und des britischen Startups PragmatIC Semiconductor die gerade eine Fab für die Fertigung von 10 Milliarden flexibler ICs pro Jahr in Durham baut lag das daran dass auch die einfachsten Controller für den Einsatz in der Industrie viel zu komplex sind um sie auf Basis organischer Materialien zu fertigen Jetzt ist dem Team aus Illinois ein Durchbruch gelungen Auf dem International Symposium on Computer Architecture 2022 das vom 18 bis 22 Juni in New York stattfand stellte das Team aus Illinois einen voll funktionsfähigen Prozessor aus Plastik vor der zu unter 1 Cent pro Stück produziert werden kann > 81 Prozent Ausbeute Die Ingenieure haben im Feld flexible und reprogrammierbare – auch das eine Weltneuheit – 4-und 8-bit-Controller entworfen und sie auf eine geringe Größe optimiert 81 Prozent der im Prozess von PragmatIC auf 200-mm-Polyimid-Wafern hergestellten 4-bit-Controller waren voll funktionsfähig – eine Ausbeute die hoch genug sei um die 1-Cent-Schwelle nach unten zu durchbrechen wie Prof Rakesh Kumar erklärte »Die flexible Elektronik befindet sich seit Jahrzehnten in einer Nische unsere Studie zeigt jetzt dass wir den Durchbruch in den Mainstream schaffen können « Die Controller die das Team von Kumar designt hat werden mit Strukturgrößen von 0 8 µm auf den mit dem halbleitenden Dünnfilmtransistormaterial Indium-Gallium-Zink-Oxid IGZO beschichteten Wafern gefertigt Die darauf strukturierten Schaltkreise bleiben sogar dann noch funktionsfähig wenn das Plastik in Radien im Bereich von Millimetern gebogen wird Der verlässliche Fertigungsprozess von PragmatIC war dafür die Voraussetzung den wirklichen Unterschied aber machte das Design Anstatt eine existierende Mikroprozessor-Architektur einfach auf Plastik-Chips zu übertragen entwarf das Team von Kumar die Prozessorarchitektur von Grund auf völlig neu und gaben ihr den Namen »Flexicore« »Die Ausbeute sinkt sehr schnell bei steigender Gate-Zahl« so Kumar Also reduzierten die Ingenieure die Zahl der benötigten Gates auf das Allernötigste Eine Vereinfachung besteht schon darin Wortbreiten von 4 und 8 bit anstatt den heute meist üblichen 16 und 32 bit zu verwenden Außerdem arbeiten die Prozessoren einen Befehl in jeweils einem Taktzyklus ab Die heute in Prozessoren üblichen mehrstufigen Pipelines sowie Multiplexing entfallen »Weitere Vereinfachungen konnten wir erzielen indem wir die Architektur auf die typischen Einsatzfälle für flexible Elektronik angepasst haben die keine übermäßig hohen Rechenleistungen erfordern« sagt Nathaniel Bleier ein Student von Kumar Das Resultat der im Feld reprogrammierbare 4-bit-»Flexicore«-Controller der eine Fläche von 5 6 mm 2 einnimmt und auf dem nur 2104 Transistoren integriert sind – ungefähr so viel wie auf dem »4004« von Intel aus dem Jahr 1971 »Das ist um eine Größenordnung geringer als die Zahl der Gates die der kleinste derzeitige Controller aus Silizium enthält« erklärt Bleier »Das ist genau die Art von Innovationen die wir benötigen damit die Elektronik in sämtliche unserer Lebensbereiche Einzug halten und allgegenwärtig werden kann« freut sich Scott White CEO von PragmatIC Das Unternehmen hat die sogenannten FlexLogIC-Fabs entwickelt die nach dem Vorbild der bereits existierenden 200-mm-Fab in Durham an den Standorten großer Kunden als speziell auf sie zugeschnittene »Fabs as a Service« FaaS gebaut werden sollen Das sorge für eine effiziente und sichere Lieferkette »Wir werden schon bald 100 Fabs in verschie-Fortsetzung von Seite 1 Gedruckte MCUs greifbar nah HIOKI EUROPE GmbH Helfmann-Park 2 65760 Eschborn hioki@hioki eu www batterymeasurementhioki com Sprechen Sie uns an Messlösungen für die Batterieindustrie Profitieren Sie von 35 Jahren Erfahrung in der elektronischen Messtechnik für Lithium-Ionen Batterien Japanische Präzision seit 1935 Seite 8 Scott White CEO von PragmatIC Semiconductor »Der ‚Flexicore’-Controller des Teams um Prof Kumar an der University ist genau die Art von Innovationen die wir benötigen damit die Elektronik in sämtliche unserer Lebensbereiche Einzug halten und allgegenwärtig werden kann « Bi ld er Pra gm at IC Sem ic on du ct or Ein Wafer mit 6502-Controllern von PragmatIC Semiconductor