Erster Kunststoff-Chip für knapp einen Cent taugt zur Massenproduktion

Von smarten Pflastern bis vernetzen Supermarkt-Produkten: Viele Branchen haben Anwendungsfelder für ultragünstige Chips. Seit Jahren wird an Lösungen aus Plastik gearbeitet, die robust genug sind. Jetzt ist ein Meilenstein in Sicht: massenhafte Produktion zum Preis von 1 Cent.

Die große Suche nach dem 1-Penny-Chip

Um die schnellsten, besten, neuesten und teuersten Chips gibt es viele Schlagzeilen, am anderen Ende des Spektrums, bei Chips, die nur wenige Cent kosten und keine Hochleistung vollbringen, waren die letzten Jahrzehnte vor allem von Fachgesprächen geprägt. Die großen Probleme: Bisher ist es niemand gelungen, einen Chip zu entwickeln, der massenhaft produziert werden kann und dabei die wichtige monetäre Schallmauer von einem Penny, also rund 1,2 Cent, hinter sich lässt. Bis jetzt. 4-Bit-Mikrocontroller aus Kunststoff: Forscher sprechen von Meilenstein Wie eine Gruppe von Forschern der University of Illinois und dem britischen Hersteller flexibler Elektronik, PragmatIC Semiconductor, im Fachmagazin IEEE Spectrum beschreibt, waren bisherige Versuche zur Massenproduktion von Plastikchips an der großen Komplexität gescheitert, die selbst einfache Mikrocontroller mitbringen. In Kürze will das Team ein Produkt vorstellen, das genaue diese Probleme löst: einen einfachen, aber voll funktionsfähigen Kunststoffprozessor, der zu einem Preis unter einem Penny hergestellt werden kann.

Teamleiter Rakesh Kumar: "Flexible Elektronik fristet seit Jahrzehnten ein Nischendasein", aus seiner Sicht sei sie dank des Durchbruchs, den sein Team erreichen konnte, "reif für den Mainstream". Der Ansatz nennt sich Flexicore und lässt alte Mikrocontroller-Architektur hinter sich. Erste wichtige Entscheidung: Um die Ausbeute zu erhöhen, wurde die Anzahl der Gates so weit es geht reduziert. Die so entwickelten Chips setzen auf 4-bit und 8-bit-Logik und getrennten Speicher für Befehle und Ablage.

Einfacher Chip, einfach zu bauen

"Generell konnten wir das Design der Flexicores vereinfachen, indem wir sie auf die Bedürfnisse flexibler Anwendungen zugeschnitten haben, die in der Regel rechnerisch einfach sind", sagt Nathaniel Bleier, Kumars Student. Das Ergebnis: ein 5,6 Quadratmillimeter großer 4-Bit-Flexicore, der aus nur 2.104 Halbleiterbauelementen besteht - das entspricht der Anzahl an Transistoren in einem Intel 4004 von 1971.

"Wir haben uns nicht auf Kosten, Konformität und Dünnheit konzentriert. Wenn wir uns auf diese fokussieren, können wir neue Computerarchitekturen entwickeln und neue Anwendungen anvisieren", so Kumar. Beim 4-Bit-Flexicore erreicht das Team schon im aktuellen Stadium eine Ausbaute von 81 Prozent - laut Kumar gut genug, um den Preis pro Chip unter die Ein-Penny-Grenze zu drücken. Infografik: Deutliches Wachstum der Chipindustrie