一个完整灵活的集成智能系统所缺少的组件。
微处理器是历史上最重要的发明之一，其影响力可与车轮、晶体管和印刷机等重大发明相媲美。它们的流行和用途也无可避免:每年生产数百亿个处理器，它们已经彻底改变了诸如医疗保健、媒体、零售、运输，当然还有信息管理等行业。
自50多年前世界上第一个微处理器英特尔4004首次亮相以来，微处理器的性能有了指数级的提高，同时，成本和能源消耗急剧下降。
然而，迄今为止，这数十亿个微处理器中的大多数都是在刚性硅基衬底上制造的，这对某些应用程序的集成提出了挑战。通过在柔性塑料甚至纸张衬底上制造薄膜晶体管(TFTs)，有可能制造出“原生柔性微处理器”，可以以硅无法达到的成本集成在各种各样的产品中，这将开辟新的市场机会。
想象一下，食品上的“智能标签”可以根据处理方式来改变它们的“使用日期”，有助于减少污染16亿吨粮食每年都在浪费，或者将廉价的振动传感器应用到管道上，并通过网状网络连接，可以查明泄漏，以帮助减少泄漏32.6万亿升大量的水在到达水龙头之前就流失了。读起来令人震惊1.1万亿吨人造材料现在相当于地球上所有生命的重量到2040年，这一数字将翻一番——也许通过让更多的日常用品变得“智能”，在循环经济中，通过帮助将各种部件归还给原始生产商进行再制造，可以减少“人造物品”的堆积。当涉及到智能对象、嵌入式处理和万物互联时，我们只触及了表面。
上个月，Arm分享了一个名为PlasticARM的蓝天研究项目的细节，该项目的目标是探索在柔性塑料衬底上使用最先进的薄膜晶体管构建非常便宜的Arm微控制器的可行性。虽然PlasticARM是一个基于Cortex-M0的极简系统芯片，只有128B的RAM和456B的ROM，但它比目前最先进的技术要复杂12倍。PlasticARM采用PramatIC Semi的0.8 μ m金属氧化物TFT技术，仅使用39K NAND2栅极等效器件，面积为59mm^2。(你可以在最近的一篇文章中读到更多自然出版．)
虽然传感器、显示器和电池等柔性电子元件已经存在，但完整的柔性集成智能系统所缺少的组件是微处理器。虽然柔性微处理器已经通过减薄硅晶片来生产，但这是一个成本高昂的过程，并且仍然存在集成挑战。另一方面，原生柔性处理器可以与其他柔性组件紧密集成，从而形成完全柔性的集成智能系统，可用于智能健康补丁等产品。
PlasticARM是第一步，是概念的证明，这将是一条复杂的完全商业化之路。制造更大更复杂的系统的最大挑战之一是功耗。运行在29kHz, PlasticARM消耗21mW的功率。其中大部分是静态功率，因为是在仅n类型的进程中实现的。一旦p型tft达到CMOS逻辑在商业上可行的程度，这种静态功耗就会急剧下降——就像80年代的硅一样。
当谈到工艺收缩时，柔性电子产品似乎遵循摩尔定律——只比硅落后了四五十年。例如，2011年，在英特尔4004 40年后，我们看到了IMEC的8位塑料ALU。然后在2020年，在第一个硅ARM的35年后，我们看到了塑料ARM。如果这种趋势持续下去，那么我们将看到柔性电子产品的快速增长——但它永远不会赶上或取代硅。
另一个挑战将围绕电力供应。锂离子电池不实用，而且对于大批量灵活的应用来说可能太贵了。可靠性将是最重要的:其中一些设备必须能够运行数年，因此需要某种形式的能量收集与间歇计算相结合。柔性处理器可能需要可打印电池、压电或利用射频频率收集能量．虽然前景广阔，但所有这些技术仍处于早期实验阶段。
同样，内存、存储、软件、固件、安全和网络以及其他补充灵活处理器的技术也必须设计出来。其中一些可以直接从硅生态系统中获得。因为PlasticArm是建立在Arm6架构上的，软件开发人员可以利用现有的工具链。然而，其他技术将需要大量修改或重新发明。数据管理将是主要挑战之一，因为灵活的soc将需要最小化网络流量和存储，同时充分分析传入数据，以产生消费者或制造商认为值得的结果。设备和终端上有更多AI将在平衡这些看似矛盾的需求方面发挥关键作用。
更多的芯片，即使是小芯片，也意味着塑料和电子垃圾的增加。只有5300万吨电子垃圾中的17.4%在2019年被妥善回收。塑料处理器将需要是可回收的，或者更好的是，能够在原来的使用寿命后被重新利用。电子产品再利用技术似乎注定会成为一个主要市场——想想即将到来的电动汽车电池浪潮——但研究、开发和部署还处于早期阶段。
当然，成本必须降至接近于零。直接将设备集成到主机产品、行业标准、可授权的核心设计和开源库中的技术将有助于在未来几年降低成本。随着它们的发展，我们将看到人们对开发设备和代工服务的兴趣相应上升，这将进一步推动良性循环。供应链和经济关系也将发生变化。柔性集成电路可能会在更小的、分布在终端客户设施内的、由半专家运营的晶圆厂中开发，而不是为数百个客户提供数十亿个晶圆厂。
虽然很难准确预测这个市场将如何发展，但我相信随着时间的推移，它将起飞:潜在的好处和用例实在是太大了，不容忽视。柔性电子产品不会取代硅，也不会在性能方面赶上硅。相反，它将作为一个平行宇宙存在，放大我们目前的能力，扩大半导体的范围。我非常想听听你对未来的看法。请在下方添加您的评论。
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