我国自主研发高性能柔性计算芯片问世 突破边缘智能设备技术瓶颈

柔性电子被认为是下一代智能硬件的重要形态,能够贴合皮肤、织物甚至曲面结构,为智慧医疗、虚拟现实、可穿戴设备等应用提供更自然的人机交互基础;然而相当长一段时间里,柔性电路的主要功能集中在传感与信号采集,真正需要大量计算的智能推理往往仍依赖外部芯片或云端完成。如何让“能弯曲”的硬件同时具备“能思考”的算力与能效,成为制约柔性终端走向规模应用的关键难题。 造成此瓶颈的原因,既来自材料与工艺约束,也来自体系结构与算法适配的挑战。一上,柔性器件反复弯折、拉伸、热胀冷缩等条件下容易出现微裂纹、互连失效或参数漂移,影响电路稳定性;另一上,传统计算架构数据搬运过程中能耗高、延迟大,难以在电池容量有限、散热条件受限的柔性终端中长时间稳定运行。尤其在心电、运动状态识别等连续监测场景,既要保证实时性,也要满足低功耗与高可靠的综合要求。 鉴于此,研究团队提出并实现FLEXI柔性数字存内计算芯片,通过跨越工艺、电路与算法的协同优化,探索柔性形态下高效边缘计算的新方案。公开信息显示,该芯片具备轻薄、可弯曲的形态特征,在经历超过4万次反复弯折后仍能稳定工作,并在超百亿次运算中实现零错误;同时可在2.5~5.5V电压波动、-40℃至80℃温度变化、相对湿度达90%以及紫外线照射等条件下保持稳定运行。以低成本实现高可靠度与高能效,为柔性终端的本地智能处理提供了可验证的工程路径。 这一进展的影响,首先体现在“端侧智能”能力的下沉。相比把数据上传到云端处理,本地推理可降低通信负担与时延,并在一定程度上增强隐私与安全性,对于健康监测、工地与矿山等复杂环境的物联网终端尤其重要。应用验证上,FLEXI在心律失常监测与活动状态分类中分别达到99.2%与97.4%的准确率,显示其在低功耗条件下执行智能算法的潜力。其次,该技术有助于推动柔性电子从“可贴合的传感器”迈向“可贴合的计算系统”,为柔性机器人、具身智能等需要大规模分布式计算的形态创新提供硬件支撑。 从应对路径看,柔性高性能计算芯片要走向更广泛应用,仍需在产业化环节持续发力:一是深入完善柔性半导体材料与制造工艺体系,提升一致性与良率,形成可复制、可规模化的量产能力;二是面向端侧推理优化功耗管理与电路可靠性设计,探索更精细的功率门控与容错机制,以适应更复杂的长期使用情境;三是加强软硬协同生态建设,使算法模型、编译工具与硬件架构相互适配,降低开发与部署门槛,推动从实验验证走向产品落地。 展望未来,随着医疗健康管理从“事后诊疗”向“预防为主、连续监测”转型,以及工业物联网和智能制造对现场实时决策需求增强,能够在贴身、贴物、贴环境的柔性终端上实现稳定推理的芯片将具备更大市场空间。业内专家认为,通过新型材料应用与功耗优化等进一步迭代,有望在性能、能效与可靠性上继续提升;若能在尺寸、成本与生产良率之间取得更优平衡,将推动可穿戴健康设备、物联网终端等领域的技术升级,并带动对应的产业链协同发展。

FLEXI芯片的研发成功,展现了我国在集成电路领域的自主创新能力,反映了科研工作者将基础研究转化为实际应用的探索精神。这项创新不仅推动了柔性电子与边缘计算的融合发展,更为智能时代的技术进步做出了实质性贡献。