ARM разработала первый полностью 32-битный микроконтроллер, построенный на гибком пластиковом материале с использованием процесса 0.8 мкм компании PragmatIC.

Микроконтроллер PlasticARM состоит из 56,340 n-канальных МОП транзисторов и резисторов, изготовленных на пластиковой подложке, разработанной британской компанией PragmatIC Semiconductor из Кембриджа.

Микроконтроллер, описанный в журнале Nature после шести лет разработки, содержит 32-битный центральный процессор, контроллер вложенных векторных прерываний для обработки прерываний от внешних устройств, периферию, память и интерфейс шины AHB-Lite, а также 456 байт ПЗУ, в котором записаны три тестовые программы, использующие набор инструкций ARMv6-M, и стандартные инструментальные средства ARM.

Вся система на кристалле (СнК) работает на тактовой частоте 29 кГц от источника питания 3 В и потребляет 21 мВт, в основном за счет статической мощности; при этом на процессор приходится 45 процентов, на память – 33 процента, а на периферийные устройства – 22 процента потребляемой мощности.

PlasticARM в 12 раз больше, чем предыдущая совместная разработка ARM и PragmatIC специализированного ядре машинного обучения, и знаменует собой значительный шаг в создании недорогой гибкой пластиковой электроники для подключения предметов повседневной жизни к Интернету вещей.

СнК была реализована на основе процесса 0.8 мкм компании PragmatIC с использованием стандартных для отрасли инструментов изготовления микросхем и четырех металлических слоев на 200-миллиметровой полиимидной пластине.

Полученный в результате чип имеет площадь 59.2 мм² (без контактных площадок) и содержит 18,334 эквивалентных логических элементов «И-НЕ». По периметру микросхемы расположены 28 контактов, на которые выведены генератор, сброс, GPIO, питание и отладочные сигналы. Специальные средства защиты от электростатических разрядов в этой конструкции отсутствуют. Вместо этого ко всем входам подключены конденсаторы 140 пФ, а все выходы управляются драйверами с активными подтягивающими транзисторами.

Ключевой проблемой является энергопотребление и рассеивание тепла в пластике. Для поддержки более сложных пластиковых конструкций с количеством вентилей примерно до 100,000 ARM разрабатывает библиотеки ячеек с низким энергопотреблением, которые позволят использовать больше периферийных устройств вокруг ядра контроллера. По словам исследователей, для перехода к схемам, содержащим более 1,000,000 вентилей, вероятно, потребуется КМОП технология.

Еще одной задачей, стоящей перед разработчиками, является создание программируемой энергонезависимой памяти для хранения программ.