我国科学家研发出能屈能伸的柔性AI芯片:最小55.94微瓦超低功耗

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【突破性进展!中国团队在柔性AI芯片领域登顶《自然》】
1月29日,一项具有里程碑意义的科研成果登上国际顶尖学术期刊《自然》(Nature)。由清华大学牵头,联合北京大学、中科院微电子所等多家国内顶尖科研机构协同攻关,成功研制出全球领先的FLEXI系列全柔性数字型存算一体人工智能芯片。该成果不仅标志着我国在柔性电子与边缘智能融合领域实现关键自主突破,更首次为可穿戴医疗设备、仿生柔性机器人、高精度脑机交互系统等前沿应用提供了真正可靠、低功耗、高鲁棒性的“贴身算力引擎”。

【直击行业痛点:刚性芯片的“人体不适配”困局】
当前,AIoT(人工智能+物联网)加速渗透健康监测、智能服饰、康复辅具等场景,但传统硅基芯片受限于物理刚性,难以自然贴合皮肤曲面或动态形变表面;而市面上多数柔性处理器又普遍存在三大短板:主频偏低(通常<1MHz)、能效比差、并行计算能力薄弱,难以支撑实时神经网络推理。FLEXI芯片正是瞄准这一“卡脖子”缺口,从材料、架构到工艺进行全链条创新设计。

【技术硬核解析:薄如蝉翼,智在毫微】
FLEXI采用低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管工艺,芯片厚度不足5微米——相当于头发丝直径的1/15,可反复弯折、卷曲甚至打结而不影响功能。其核心突破在于首创“全数字存算一体”架构:以静态随机存取存储器(SRAM)单元同时承担数据存储与逻辑运算双重角色,彻底规避传统冯·诺依曼架构中“内存墙”带来的高延迟与高能耗问题。实测显示,数据搬运功耗降低达73%,端到端推理延迟压缩超60%。

【性能实测数据:经得起万次弯折,扛得住长期运行】
最小规格型号FLEXI-1芯片面积仅31.12 mm²,却集成了超1.06万个晶体管;在超低功耗模式下,整芯功耗低至55.94 μW(相当于一颗纽扣电池可持续驱动其工作超2年)。更令人惊叹的是可靠性验证:在1毫米弯曲半径下完成40,000次180°反复弯折后,芯片性能零衰减,功耗波动严格控制在±3.5%以内;连续无故障运行长达6个月,稳定性远超行业同类产品标准。

【真实场景落地:小芯片,大智能】
该芯片已通过多项临床级算法验证:仅需1 kb容量的柔性硬件,即可部署轻量化心电分类模型,在真实动态心电信号中实现99.2%的心律失常识别准确率;搭配自研4通道EDCNN轻量网络,对坐、立、行走、奔跑四类日常体态识别准确率达97.4%,误判率低于行业平均水平近40%。未来,FLEXI芯片有望嵌入智能腕带、电子纹身、康复外衣等下一代柔性终端,让AI真正“长”在人体上。

【产学研深度融合,加速国产柔性算力产业化】
据悉,该项目已启动中试产线建设,并与多家三甲医院及智能穿戴头部企业展开联合验证。研发团队强调,FLEXI不仅是技术原型,更是面向量产的工程化平台——支持TensorFlow Lite Micro一键模型转换、神经网络剪枝/量化自动适配,大幅降低开发者边缘部署门槛。这标志着中国柔性AI芯片正从实验室走向规模化临床与消费级应用的新阶段。

(本文基于公开科研成果整理,信息来源:《Nature》2024年1月刊;转载请注明原始出处)

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本文来源: 快科技【阅读原文】
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