PlasticARM: 32-Bit-Mikrocontroller auf flexibler Folie

Flexible elektronische Schaltungen gibt es schon lange, komplexere Halbleiterkomponenten bestehen dabei aber meistens aus klassischem Silizium und sitzen als dünngeschliffende Dies auf einer biegsamen "Platine". Die britische Firma PragmatIC, an der ARM beteiligt ist, berichtet nun in Nature über ihren PlasticARM: Dieser 32-Bit-Mikrocontroller besteht aus 56.340 Dünnfilmtransistoren (IGZO-TFTs), die auf einer Polyimidfolie sitzen. Der Rechenkern ist binärkompatibel zu einem ARM Cortex-M0+ und hat 128 Byte RAM.

Der PlasticARM soll einen Biegeradius von nur 3 Millimetern vertragen. Anders als bei gängigen flexiblen Schaltungen ist hier der Mikrocontroller selbst biegsam. Für einige elektronische Komponenten gibt es aber bereits Druckverfahren.

Längere Entwicklungszeit

Schon auf der Konferenz IDTechEx im Jahr 2017 hat PragmatIC Vorläufer des PlasticARM vorgestellt. Sowohl die Schaltung selbst als auch die Fertigungstechnik wurden von PragmatIC weiter verbessert. Die Dünnfilmtransistoren (Thin Film Transistors/TFTs) aus dem halbleitenden Metalloxid Indium-Gallium-Zinkoxid (IGZO) haben nun kleinste Strukturen von 0,8 Mikrometern (0,8 µm) statt 1 Mikrometer. Die Fertigung erfolgt auf 30 Mikrometer starker Folie aus Polyimid, die während der Bearbeitung auf einem Glas-Wafer mit 20 Zentimetern Durchmesser liegt.

Der Mikrocontroller belegt 59,2 Quadratmillimeter (gerechnet ohne Anschlusskontakte), ist also sehr viel größer als wenn er auf Silizium in CMOS-Technik mit beispielsweise 40-Nanometer-Technik produziert würde.

Langsamer als in Silizium

[Update:] Der PlasticARM taktet mit 29 kHz.[/Update] Die Leistungsaufnahme des PlasticARM von 21 Milliwatt liegt um den Faktor 1000 höher als bei den sparsamsten Siliziumversionen, die in der Spitze auch um mehr als den Faktor 1000 höher takten können. Zufällig herausgegriffene Beispiele dafür sind STMicroelectronics STM32L0 oder Silicon Labs Gecko.

(ciw)