我国科研团队突破柔性电子技术瓶颈 全球首款高可靠性柔性智能芯片问世

随着电子信息技术的发展,柔性电子器件因其超薄、轻质、可贴合等特性,正在成为可穿戴医疗、植入式神经记录、人机交互和物联网等新兴应用领域的关键支撑。

然而,如何在柔性基板上实现高性能、低功耗的人工智能芯片一直是业界面临的重大技术难题。

传统硬件架构在应对柔性电子应用时存在明显短板。

在能效、可靠性和机械适应性方面均面临显著挑战,特别是在频繁弯折、扭曲等机械形变条件下,芯片的性能稳定性难以保证。

这一瓶颈制约了柔性电子在实际应用中的推广。

针对上述技术难题,清华大学集成电路学院任天令教授团队提出了创新解决方案。

该团队研发的FLEXI芯片采用低温多晶硅CMOS工艺制造,通过覆盖制造工艺、电路结构与算法设计的跨层级协同优化策略,实现了稳定、高速、并行的点积运算能力。

芯片系列包括三种规格,最多集成约26.5万个晶体管,兼具轻薄、低成本和高能效等优势。

在可靠性测试中,FLEXI芯片表现出色。

实验结果表明,该芯片可在半径1毫米、180度对折条件下经受超过4万次弯折循环,性能无明显退化。

即使在高频计算、极端机械应力及加速老化条件下,芯片仍保持稳定、无误差运行,并展现出超过6个月的长期稳定性。

这一突破性成果填补了柔性电子技术领域的空白。

FLEXI芯片的创新之处在于其多维度的性能优化。

芯片在实现神经网络一次性部署的同时,兼具高可靠性、卓越能效、高成品率与良好可扩展性。

这意味着该芯片不仅能够满足当前应用需求,还具有良好的升级扩展潜力,为未来的技术迭代预留了空间。

从应用前景看,FLEXI芯片为柔性电子器件在移动医疗、嵌入式智能及其他边缘计算场景中的应用奠定了坚实基础。

在医疗领域,柔性芯片可集成于可穿戴设备中,实现实时健康监测;在工业物联网中,柔性芯片可部署于复杂环境中进行边缘计算,降低对云端的依赖;在人机交互领域,柔性芯片可支撑更加自然、舒适的交互体验。

这项研究成果已获得国际学术界的高度认可。

2024年1月28日,相关研究以"一种用于边缘智能的柔性数字存内计算芯片"为题,发表在国际顶级学术期刊《自然》上。

清华大学集成电路学院2021级博士生闫岸之、2021级硕士生闫涧澜、2022级硕士生沈鹏辉,以及北京大学集成电路学院2023级博士生符一涵为论文共同第一作者,清华大学为本论文第一单位。

从“柔性可穿戴”走向“柔性可智能”,关键在于让计算能力与柔性形态同频共振。

清华团队的探索表明,面向真实场景的工程指标与跨层协同设计,是突破柔性芯片瓶颈的重要方向。

随着技术进一步走向标准化与规模化应用,柔性智能或将成为连接人体与数字世界的一条新通道,也将为边缘计算的低功耗、低时延与高可靠发展增添新的支点。