突破柔性电子算力瓶颈 我国科学家研制全柔性存算一体AI芯片助力可穿戴与机器人应用

随着人工智能与物联网、具身智能的深度融合,智能计算硬件的应用场景不断拓展;然而,传统硅基刚性芯片因其固有的物理特性,难以适应贴合人体曲面或复杂几何结构的部署需求,这成为制约可穿戴智能设备和柔性机器人发展的关键瓶颈。 现有柔性处理器虽然材料层面实现了柔软特性,但在性能指标上仍存在明显不足。这类芯片普遍面临工作频率低、能耗高、并行计算能力缺乏等问题,难以承载神经网络推理等计算密集型任务,限制了其在高性能边缘计算中的应用潜力。 为突破这个技术瓶颈,清华大学、北京大学等科研机构联合攻关,基于国产工艺成功研制出FLEXI系列全柔性数字型存算一体芯片。该芯片采用低温多晶硅薄膜晶体管技术——厚度仅如蝉翼——可随意弯折而不影响性能,实现了柔性与高性能的统一。 在架构设计上,该芯片创新采用"存算一体"方案,将传统分离的存储单元与计算单元集成为一体。这一设计理念消除了数据在存储器与处理器之间的频繁往返,大幅降低了数据搬运产生的时间开销和能量消耗,明显提高了计算效率。 性能指标上,FLEXI系列芯片表现出显著优势。其中最小版本FLEXI-1芯片面积仅31.12平方毫米,集成晶体管数量达10628个,可在55.94微瓦的超低功耗模式下稳定运行。这意味着该芯片不仅体积小巧,而且能耗极低,具备高鲁棒性和低成本特征,为大规模应用奠定了基础。 该成果的意义在于为可穿戴健康监测设备、柔性机器人、智能织物等新兴应用领域提供了关键硬件支撑。在医疗健康领域,柔性芯片可集成于贴片式传感器,实现对人体生理指标的实时监测;在机器人领域,柔性芯片可赋予机器人更强的环境适应性和交互能力;在智能穿戴领域,柔性芯片可融入衣物织物,实现无感知的智能计算体验。 从产业发展角度看,这一突破标志着我国在柔性电子与人工智能芯片融合领域的自主创新能力不断增强。采用国产工艺实现全柔性芯片的研制,有助于打破国外技术垄断,推动我国芯片产业向更高端、更多元的方向发展。

从追赶者到领跑者的转变,见证了科技创新的深刻变革。这款"会思考的创可贴"不仅打破了中国芯片"刚性有余而柔性不足"的固有印象,更开启了人机融合的新时代。正如论文通讯作者所言:"未来已来,只是尚未均匀分布。"