当前,人工智能与物联网的深度融合正在推动智能设备向更加贴近人体、更加柔性化方向发展。
然而,传统硅基刚性芯片因其固有的物理特性,难以适应人体曲面或复杂设备表面的贴合需求,成为可穿戴智能设备和脑机接口技术发展的重要瓶颈。
同时,现有柔性处理器普遍存在工作频率低、能耗高、并行计算能力不足等问题,难以满足实时智能处理的需求。
为突破这一技术瓶颈,清华大学、北京大学等科研机构组成联合团队,经过多年攻关,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,实现了厚度极薄、可随意弯折的物理特性。
更为关键的是,研发团队创新性地采用了"存算一体"架构设计,将存储与计算单元深度融合,有效降低了数据在存储器与计算单元之间的搬运成本,从而大幅降低能耗和延迟。
从技术指标看,FLEXI系列芯片表现出色。
最小版本FLEXI-1芯片面积仅为31.12平方毫米,集成晶体管数量达10628个,在超低功耗模式下运行功耗低至55.94微瓦,这一数字远低于传统芯片。
经过严格的可靠性测试,该芯片可承受超过4万次180度弯曲(弯曲半径仅1毫米),在此过程中性能无衰减,功耗波动控制在3.5%以内,并在长达6个月的持续运行中保持稳定性能。
这充分证明了芯片设计的科学性和工艺的先进性。
在实际应用验证中,FLEXI芯片展现出了显著的智能处理能力。
研究团队在心律失常检测应用中,利用仅1千比特容量的柔性芯片,实现了99.2%的检测准确率,这对于可穿戴健康监测设备具有重要意义。
在日常活动监测场景中,结合4通道EDCNN神经网络模型,芯片对坐、站、走、跑等动作的分类准确率达到97.4%,充分满足了实时动作识别的需求。
此外,芯片支持神经网络压缩与一键部署功能,大幅提升了边缘端智能处理的效率。
这一突破具有重要的产业应用价值。
在可穿戴健康监测领域,全柔性芯片可以紧贴人体皮肤,实现长期、无感知的生理参数监测,为个人健康管理提供实时数据支撑。
在柔性机器人领域,该芯片可作为核心计算单元,赋予机器人更强的环境适应能力和智能决策能力。
在脑机接口领域,柔性芯片的生物相容性和可弯曲特性,为植入式脑机接口的开发奠定了坚实基础。
从技术发展的角度看,FLEXI芯片的成功研制标志着我国在柔性微电子与人工智能芯片融合领域取得了重要进展。
这不仅体现了我国科研机构在基础研究中的创新能力,也为相关产业的升级发展提供了有力支撑。
未来,随着工艺的进一步优化和应用场景的不断拓展,全柔性AI芯片有望在更多领域实现商业化应用,推动智能穿戴、健康监测、人机交互等产业的快速发展。
从“算得快”到“算得久、贴得稳、用得安全”,智能硬件的竞争正在转向综合能力的比拼。
全柔性存算一体芯片所体现的,是面向真实场景的工程化创新:把算力放到最需要的地方,把能耗降到可以长期工作的水平,把可靠性做到可持续使用的标准。
面向未来,唯有在核心技术、产业链协同与应用规范上同步发力,才能让更多前沿成果走出实验室,转化为服务健康、提升效率、增进福祉的现实能力。