随着人工智能与物联网技术深度融合，智能硬件正向更加轻便、灵活的方向演进。1月28日，一项由我国科研团队主导的柔性芯片研究成果在国际顶级学术期刊《自然》发表，标志着我国在柔性电子与智能计算交叉领域取得重要进展。 这款名为FLEXI的柔性存算一体芯片由清华大学牵头，联合北京大学与维信诺公司共同研发。该芯片能够像创可贴一样贴附于人体皮肤，实时采集并分析生理数据，也可嵌入机器人关节等复杂结构中，在反复弯折状态下保持稳定运行。该突破为可穿戴医疗设备、柔性机器人等新兴应用场景提供了核心技术支撑。 长期以来，传统芯片面临材料与架构的双重制约。硅基材料虽然性能优异,但刚性特征使其无法适应曲面或动态形变场景。此前问世的柔性处理器虽然解决了材料问题,但普遍存在算力不足、能耗偏高的短板,难以满足实时智能计算需求。如何在保持柔性的同时实现高性能计算,成为制约柔性电子产业发展的关键瓶颈。 FLEXI芯片采用互补金属氧化物半导体结构的低温多晶硅面板工艺,直接在柔性基板上完成制造,兼顾了低功耗与高集成度要求。研发团队通过工艺创新增加金属层数,攻克了柔性基底上复杂电路互联的技术难题。更为重要的是,该芯片采用存算一体架构设计,将计算单元与存储单元深度融合,消除了数据在处理器与存储器之间频繁传输造成的性能损耗,大幅提升了运算效率和能效比。 性能测试数据显示,FLEXI芯片在经历超过四万次弯曲循环后仍保持稳定性能,在上百亿次运算中实现零错误率。该芯片还具备出色的环境适应能力,可耐受大幅电压波动、极端温度变化、高湿环境以及紫外线照射。在实际应用验证中,芯片成功完成心律失常监测任务,准确率达到99.2%,人体活动分类准确率达到97.4%,展现了在低功耗条件下完成本地智能处理的能力。这意味着柔性电子设备不再局限于简单的数据采集,而是具备了边缘智能计算能力。 此次成果的取得离不开产学研深度协同。维信诺作为柔性显示领域的代表性企业,为项目提供了从工艺开发到规模化制造的全链条支持。芯片基于维信诺自主研发的低温多晶硅面板工艺平台制造,团队通过特殊工艺调整,打通了高性能存算芯片在柔性基板上的制造路径。自2022年项目启动以来,产学研各方历时两年完成从设计验证到工艺优化的多轮迭代,确保芯片各项指标达到预期。 这一合作模式不仅产出了具体的技术成果,更探索出一条将先进集成电路功能移植到柔性平台的可行路径。涉及的经验将为后续柔性智能器件的研发与产业化提供重要参考,有望加速柔性电子从实验室走向市场的进程。 从产业发展角度看,柔性智能芯片的突破将催生若干新兴应用场景。在医疗健康领域,可穿戴设备将实现从被动监测到主动分析的跨越,为慢性病管理和健康预警提供新手段。在机器人领域,柔性智能芯片可使机器人获得更好的环境适应能力和人机交互体验。在航空航天、工业检测等特殊场景中,柔性智能传感器也将发挥独特作用。
FLEXI芯片的诞生表明了我国科技创新能力的提升。这项融合多学科的成果表明，面向产业需求的产学研协同攻关是突破技术瓶颈、培育新生产力的关键。随着柔性电子技术向更多领域拓展，这场由基础研究驱动的产业变革正在重塑全球科技竞争格局。