近日，英国Pragmatic Semiconductor公司研发了一款非硅制成的柔性可编程芯片，能够在弯曲时运行机器学习工作负载，制造成本不到1美元，可为新兴应用提供超低成本且适应性强的微处理器，如可穿戴设备、医疗保健设备和智能包装等。

科学家们于9月25日在《自然》杂志网络版上详细公布了他们的研究结果。

这款芯片名为Flex-RV，这是一款基于开放RISC-V指令集的32位微处理器，采用铟镓氧化锌 (IGZO) 薄膜晶体管 (TFT) 制造，可实现超低成本可弯曲微处理器，打破了传统硅芯片的刚性限制，成为了构建不依赖任何传统电子元件的超低成本可弯曲计算的重要里程碑。

铟镓锌氧化物（IGZO），是一种含有铟、镓和锌的非晶氧化物，由东京工业大学教授细野秀雄与日本科学技术振兴机构（JST）共同开发。IGZO具有比传统非晶硅（a-Si）更高的电子迁移率，这使得它在制造薄膜晶体管（TFTs）时可以实现更快的响应速度和更高的性能。

传统刚性硅微处理器嵌入可穿戴或可植入设备，是极具挑战的，因为微处理器的芯片封装将限制设备在刚性和厚度方面的能力，必须消除刚性芯片封装材料，以降低微处理器的成本并使其在新兴应用中具有适应性。因此，需要复杂（昂贵）封装，以保护其脆性不受弯曲应力的影响。

而IGZO 晶体管可以在低温下直接印刷到塑料基板上。因此，IGZO技术可以利用现有较旧的传统晶圆厂（>65 纳米）来生产，只需对这些产线稍加改动，在成本方面会比低温多晶硅更有竞争力。

同时，Flex-RV也区别于以往的非硅微处理器:

(1)32位微处理器是可编程的，可以运行用高级语言（例如 C）编写的任意编译程序。

(2)RISC-V 的开源性质允许使用新指令扩展 ISA，因此 Flex-RV 还具有可编程 ML 加速器，该加速器与 CPU 紧密耦合，并添加了自定义 RISC-V 指令。

(3)通过使用为此工作开发的创新技术（称为边缘印刷或 OEP）将微处理器裸片组装到柔性印刷电路板 (FlexPCB) 上，展示了微处理器在晶圆级测试之外的功能，而所有其它以前的工作都是在晶圆级上演示的，无需从玻璃载体上释放并切割。

最终，实验结果表明，Flex-RV 的运行速度为60 kHz，总功耗不到 6 mW，并且可以在低至 3 mm 的弯曲曲率半径内正常运行，运行程序时的性能变化范围平均为加速2.3%到减速4.3%。

性能方面，虽然无法与硅微芯片的运行速度相媲美，但可以满足快速消费品、可穿戴设备和医疗保健设备中许多新兴应用的需求。这款芯片，尤其非常适合为一次性医疗设备和柔性人体成型小工具（如改良型健康可穿戴设备、软机器人甚至脑机接口）提供运算能力。

Pragmatic公司的处理器开发高级总监Emre Ozer表示，这款芯片可以用于开发心电图贴片等柔性电子设备，通过处理患者的心电图数据来对心律失常进行分类。

此外，通过利用免费、开源的 RISC-V 指令集，Pragmatic 还避免了通常会抬高芯片成本的昂贵架构许可费。 Ozer称：“我们的最终目标是通过开发免许可的微处理器来实现计算的平民化。”

每个Flex-RV的成本可能不到1美元。Ozer认为，“这要归功于低成本柔性芯片制造技术和免许可的RISC-V 技术。”

RISC-V是一个基于精简指令集计算(RISC)原则的开放指令集架构（ISA），它是由加州大学伯克利分校的Krste Asanovic教授及其团队开发的。RISC-V的名称中的"V"代表第五代RISC，意味着它是一系列RISC处理器的延续。与专有架构如x86和Arm不同，RISC-V完全开源，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，而且不收取高额的授权费用。

由于X86和ARM架构的长期垄断，RISC-V架构成为了很多芯片厂商未来的发展方向。比如我们中国，由于美国对中国芯片的限制不断加剧，这已成为很多中企减少对外国知识产权（IP）供应商依赖的新希望。

例如，阿里平头哥是国内较早采用RISC-V架构研发芯片的公司，2019年发布首款基于RISC-V架构的处理器芯片“玄铁910”。截止2022年，平头哥就已基本完成国际及国内主流操作系统与 RISC-V 的全适配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、创维酷开系统、RTT 等操作系统。

除此之外，国内包括华为、中兴、中科院等都在研发RISC-V芯片。中科院也一直在研发高性能的RISC-V芯片--香山。“香山”第一代处理器核叫做“雁栖湖”，2021年发布，是当时全球性能最高的开源处理器核。此外，还包括奕斯伟计算、进迭时空、赛昉科技、晶心科技等均在积极布局RISC-V处理器。

国际巨头们也在纷纷布局，寻求摆脱X86和ARM架构的长期垄断局面。比如2023年8月份，美国高通（Qualcomm）联合恩智浦、博世、英飞凌及Nordic等公司，共同投资组建了一家芯片公司，专攻RISC-V开源架构。谷歌也曾表示，要让全球最流行的移动操作系统安卓（Android）在RISC-V芯片上运行。

在RISC-V国际基金会成员中，像曾经ARM的忠实拥护者高通、三星、联发科，甚至作为X86架构的拥有者英特尔也加入了其中，并作为基金会高级会员。除此之外，还有谷歌、Sifive等美企。据悉，截至2023年底，RISC-V国际基金会已经拥有了4423个成员，同比增长28%，遍布全球70多个国家。

展望RISC-V前景，此前硅谷芯片传奇Jim Keller曾指出，“RISC-V的潜力是无限的。例如，未来我们会迎来前所未见的AI软件应用，而RISC-V有望打造出下一代的AI引擎。”

中国工程院院士倪光南也曾指出，目前CPU市场主要被x86和Arm架构所垄断，而中国想要打破这个局面，实现自主可控，开源的RISC-V架构将是一大机遇和发展方向。