Esnek RISC-V işlemcilerde Türk devrimi: Maliyeti 1 dolardan az

Teknoloji dünyasında devrim niteliğinde bir gelişme daha yaşandı. İlk kez, bilim insanları silikon kullanılmadan üretilen esnek bir programlanabilir çip geliştirdi. İngiltere merkezli Pragmatic Semiconductor ve Emre Özer liderliğindeki ekip tarafından üretilen bu yeni nesil 6-mW gücünde, açık kaynaklı 32-bit mikroişlemci, makine öğrenimi görevlerini yerine getirebiliyor ve büküldüğünde dahi çalışmaya devam edebiliyor. Üstelik bu çipin RISC-V mimarisi sayesinde 1 dolardan daha ucuza mal olması bekleniyor. Bu yenilik, giyilebilir sağlık teknolojileri ve akıllı paket etiketleri gibi birçok düşük maliyetli cihazın geleceğini şekillendirebilir.

Esnek RISC-V işlemcisi Flex-RV

Pragmatic’in işlemci geliştirme direktörü Emre Özer, bu yeni teknoloji için “göğse takılan esnek elektrotlara ve bunlara bağlı esnek bir mikroişlemciye sahip EKG bandı geliştirerek hastadan alınan EKG verilerini işleyerek kalp ritim bozukluklarını sınıflandırabiliriz” diyor. Normal kalp ritimleri ile anormal ritimlerin tespit edilmesi, esnek mikroişlemcideki yazılımda çalışabilen bir makine öğrenimi ile gerçekleştiriliyor.

Esnek elektronikler, vücuda giyilen ya da yerleştirilen cihazlar gibi yumuşak malzemelerle etkileşim gerektiren uygulamalar için büyük bir potansiyel sunuyor. Bu teknoloji, deriye yapışabilen bilgisayarlar, soft-robotlar ve beyin-bilgisiyar arayüzleri gibi yenilikçi çözümler için kullanılabilir. Ancak geleneksel elektronikler genellikle silikon gibi sert malzemelerden yapıldığı için bu tür uygulamalar sınırlı kalıyordu.

Pragmatic, silikon işlemcilere kıyasla çok daha düşük maliyetli bir esnek mikroişlemci geliştirmeyi hedefledi. Flex-RV olarak adlandırılan bu yeni 32 bitlik mikroişlemci, indiyum galyum çinko oksit (IGZO) bazlı bir metal-oksit yarı iletken üzerine inşa edildi. Silikon bazlı esnek cihazlar, mikroçiplerin bükülme ve gerilme stresine karşı korunması için özel bir paketleme gerektirirken, IGZO transistörler düşük sıcaklıklarda esnek plastikler üzerine inşa edilebiliyor. Bu da hem maliyetleri önemli ölçüde düşürüyor hem de silikon gerekliliğinden kurtulmuş olunuyor.

Yeni mikroçip RISC-V komut setine dayanıyor. İlk olarak 2010 yılında tanıtılan RISC-V, yürütebilecekleri temel talimat setini azaltarak daha küçük, daha düşük güçlü ve daha iyi performanslı işlemciler sağlamayı amaçlıyor. RISC-V’nin hem ücretsiz hem de açık kaynaklı olması, çip tasarımcılarının x86 ve Arm gibi tescilli mimarilerle ilişkili maliyetli lisans ücretlerinden kaçmasına olanak tanıyor.

Kaleme sarılsa bile çalışıyor

Özer, bu esnek işlemcinin Serv adında açık kaynaklı bir 32-bit RISC-V CPU kullanılarak tasarlandığını belirtiyor. Serv, açık kaynak topluluğundaki en küçük RISC-V işlemci olarak biliniyor.

Flex-RV’nin önemli bir yeniliği de makine öğrenimi donanım hızlandırıcısına sahip olması. Flex-RV mikroişlemcisi 17,5 milimetrekarelik bir çekirdeğe ve yaklaşık 12.600 mantık kapısına sahip. Flex-RV’nin 60 kilohertz (0,00006 GHz)  hızında çalışabildiği ve 6 milivatın altında güç tükettiği tespit edildi. Bu mikroçip, bir kaleme sarıldığında bile çalışmaya devam edebiliyor ve performansından ödün vermiyor.

Flex-RV’nin silikon işlemciler kadar hızlı çalışmaması bazıları için bir endişe kaynağı olabilir. Ancak Özer, birçok sensörün (örneğin sıcaklık, basınç, koku, nem, pH vb.) çok daha yavaş çalıştığını belirtiyor. Akıllı ambalajlar, etiketler ve giyilebilir sağlık teknolojileri gibi esnek elektroniklerde kullanılan bu sensörler, Flex-RV’nin 60 kHz hızında çalışmasının bu tür uygulamalar için fazlasıyla yeterli olduğunu gösteriyor. Pragmatic ekibi, Flex-RV’nin 1 dolardan daha ucuza mal olabileceğini öne sürüyor.