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imec donne des details sur son processeur flexible 6502 en plastique

Technologies |
Par A Delapalisse

imec en Belgique a donné plus de détails sur la conception d’un processeur plastique 8 bits 6502 développé avec la fonderie PragmatIC Semiconductor et l’université KU Leuven.

Le microprocesseur 8 bits présenté à l’ISSCC 2022 cette semaine a été construit dans une technologie flexible à oxyde métallique de 0,8 µm et est capable d’exécuter un codeAssembleur complexe en temps réel à une fréquence d’horloge de 71,4 kHz. Le microprocesseur a été mis en œuvre avec un flux de conception numérique unique avec une nouvelle bibliothèque de cellules standard pour les transistors NMOS à couche mince d’oxyde d’indium-gallium-zinc (IGZO) avec une structure « quasi-CMOS ».

Ceci est pertinent pour la conception d’une large gamme d’applications loT, intégrant environ 16 000 transistors à couches minces à oxyde métallique sur une puce flexible de 24,9 mm2. L’électronique flexible basée sur la technologie des transistors à couches minces est préférée à l’électronique basée sur Si CMOS pour les applications nécessitant des dispositifs peu coûteux, minces, flexibles et/ou conformables. La technologie est déjà utilisée pour les capteurs de santé et les étiquettes RFID et comme driver pour les écrans plats.

imec a conçu le microprocesseur 8 bits flexible en se basant sur le fichier source de la puce MOS6502.

« Notre microprocesseur flexible présente d’excellentes caractéristiques pour les applications IoT, notamment une vitesse de fonctionnement élevée, une faible consommation d’énergie de 11,6 mW lorsqu’il fonctionne à 10 kHz, 134,9 mW à la vitesse de fonctionnement maximale et une densité d’intégration de transistors élevée », a déclaré Kris Myny, scientifique principal chez imec. « Lors de l’ISSCC 2022, nous présenterons le fonctionnement en temps réel de notre circuit en exécutant le code Asembleur complexe du célèbre jeu Snake. »

«Les transistors à couches minces à oxyde métallique basés sur IGZO sont intrinsèquement de type n. Il en résulte des circuits avec une consommation d’énergie statique plus élevée par rapport aux technologies complémentaires. Pour résoudre ce problème, nous avons créé notre propre flux de conception à partir du fichier open source du microprocesseur MOS6502 – l’un des microprocesseurs les plus influents jamais conçus », a-t-il déclaré.

« Nous avons conçu le nombre de cellules et de portes logiques pour obtenir la conception la plus optimale pour notre microprocesseur flexible6502 en termes de surface, de puissance et de vitesse – en utilisant le pseudo-CMOS comme famille logique. Ce flux de conception unique nous a permis de créer une nouvelle bibliothèque de cellules standard pour la technologie des couches minces d’oxyde métallique qui peut être utilisée pour innover dans des applications basées sur la technologie des couches minces d’oxyde métallique.

La puce a été cfabriquée par la fonderie britannique et développeur de puces flexibles PragmatIC Semiconductor, qui a montré la puce l’année dernière et a également travaillé avec ARM sur une version plastique du processeur Coretex-M0.

« Jusqu’à récemment, aucune technologie mature et robuste n’était disponible pour intégrer un si grand nombre de transistors à couches minces avec un rendement suffisant. Notre usine FlexLogIC permet désormais la mise en œuvre rapide de ces nouvelles conceptions complexes à un coût ultra-faible, en fournissant des circuits intégrés sur des plaquettes minces et flexibles. Notre service FlexIC Foundry continue de jouer un rôle déterminant en permettant aux équipes de conception comme celle d’imec d’élargir la gamme de cas de conception et d’utilisation pour l’électronique flexible », a déclaré Brian Cobb, vice-président du développement de produits chez PragmatIC.

Le processeur a été développé dans le cadre d’une subvention E1.5m Horizon 2020 ciblant les TFT à oxyde amorphe sur des substrats en plastique pour les circuits intégrés flexibles à très grande échelle. Le projet a développé un nouveau style logique, appelé « quasi-CMOS », basé sur des transistors unipolaires à couches minces à double grille d’oxyde. Cela a permis de réduire la consommation d’énergie dans les portes logiques unipolaires d’une nouvelle manière en tirant parti de la commande dynamique de backgate et du faible courant de fuite à l’état bloqué unique du transistor, sans compromettre la vitesse de commutation.

« En tant que tel, ce travail conclut bien ma subvention de démarrage ERC qui visait à ouvrir de nouveaux horizons dans le domaine de la technologie des transistors à couches minces », a déclaré Myny.

www.imec-int.com; www.pragmaticsemi.com

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