Le processeur RISC-V pliable (Bendy)

• « Une puce plastique open source de 6 mW capable d’exécuter des tâches de machine learning tout en étant enroulée autour d’un crayon »

Un processeur RISC-V flexible

• Pragmatic Semiconductor, au Royaume-Uni, et des chercheurs ont développé pour la première fois une puce programmable flexible, et non en silicium
• Ce microprocesseur 32 bits à très basse consommation peut fonctionner même lorsqu’il est plié, et il peut exécuter des charges de travail de machine learning
• Il peut être fabriqué pour moins de 1 dollar en utilisant l’architecture RISC-V open source
• Il pourrait alimenter des produits à bas coût comme les appareils électroniques de santé portables et les étiquettes d’emballage intelligentes

Le potentiel de l’électronique flexible

• L’électronique flexible peut être utilisée dans tous les domaines nécessitant une interaction avec des matériaux souples, comme les dispositifs portés sur la peau ou insérés dans le corps
• Elle peut s’appliquer aux ordinateurs cutanés, à la robotique souple et aux interfaces cerveau-machine
• Mais les appareils électroniques existants sont fabriqués à partir de matériaux rigides comme le silicium

Open source, flexibilité et vitesse suffisante

• Pragmatic pousse le développement de microchips flexibles dont le coût de fabrication est bien inférieur à celui des processeurs en silicium
• Le nouvel appareil, baptisé Flex-RV, est un microprocesseur 32 bits basé sur l’oxyde d’indium-gallium-zinc (indium gallium zinc oxide, IGZO)
• Les transistors à couches minces IGZO sont fabriqués directement à basse température sur un plastique flexible afin de réduire les coûts
• Il repose sur le jeu d’instructions RISC-V et, comme il est open source, il évite les coûteux frais de licence des architectures propriétaires comme x86 ou Arm
• Flex-RV est programmable et peut exécuter des programmes compilés écrits dans des langages de haut niveau comme C
• Grâce à la nature open source de RISC-V, il embarque un accélérateur matériel programmable de machine learning, rendant possibles des applications d’IA
• Le cœur du microprocesseur Flex-RV mesure 17,5 millimètres carrés et se compose d’environ 12 600 portes logiques
• Il fonctionne à une vitesse de 60kHz et consomme moins de 6 milliwatts
• Il exécute correctement les programmes même plié avec un rayon de courbure de 3 millimètres
• Selon le sens du pliage, l’orientation et l’angle, les performances ralentissent de 4,3 % ou s’améliorent de 2,3 %

Faible coût et performances suffisantes

• Les microchips en silicium peuvent fonctionner à des vitesses en gigahertz bien supérieures à celles de Flex-RV, mais cela ne devrait pas poser problème
• De nombreux capteurs, comme ceux de température, de pression, d’odeur, d’humidité ou de pH, fonctionnent généralement dans des plages très lentes de l’ordre du hertz ou du kilohertz
• Ces capteurs sont utilisés dans des domaines émergents où les microprocesseurs flexibles devraient être utiles, comme le smart packaging, les étiquettes et les appareils électroniques de santé portables
• Faire fonctionner le microprocesseur à 60kHz suffit déjà à répondre aux exigences de ces applications
• Le coût de fabrication estimé de Flex-RV serait inférieur à 1 dollar
• Cela est rendu possible grâce à la technologie de fabrication de puces flexibles à bas coût de Pragmatic et à la technologie RISC-V sans licence
• Les chercheurs ont publié leurs résultats dans l’édition en ligne du 25 septembre de la revue Nature

L’avis de GN⁺

• L’électronique flexible a un fort potentiel d’innovation dans des domaines variés comme le wearable, la santé et l’IoT
• En particulier, pour les dispositifs portés sur le corps ou insérés dans l’organisme, elle pourrait dépasser les limites des puces rigides en silicium et améliorer nettement le confort d’usage
• Cela dit, on n’en est pas encore au stade commercial, et en matière de performances comme de durabilité, ces puces restent en retrait par rapport au silicium. Il faut donc trouver des usages adaptés
• Le choix de l’architecture RISC-V est très positif. Il peut contribuer à dynamiser l’écosystème matériel open source et permettre davantage de personnalisation
• Si des puces flexibles à bas coût sont commercialisées, le marché de l’électronique jetable pourrait fortement croître. Il faudra aussi prendre en compte les effets secondaires, notamment les enjeux environnementaux