4萬次180度彎曲而性能無衰減！能彎能算！中國首款柔性 AI 芯片問世

人工智能芯片變得像創可貼一樣柔軟貼合身體，像織物一樣可隨意彎折、卷曲，甚至能嵌入衣物、貼合皮膚而不被察覺，是否會徹底顛覆現有智能硬件的形態，引發一場全新的硬件革命？這一曾經停留在科幻設想中的場景，如今正隨著中國科研團隊的重大突破，逐步走進現實。北京時間1月29日，清華大學、北京大學等機構的科研人員在國際頂級學術期刊英國《自然》雜志發表重磅論文，正式宣布成功研發出FLEXI系列全柔性數字型存算一體人工智能芯片，一舉突破柔性電子在高性能AI計算領域的技術瓶頸，為可穿戴健康監測、柔性機器人、腦機接口等前沿智能應用，提供了關鍵且核心的硬件支撐，也標志著我國在柔性AI芯片領域躋身世界領先行列。

柔性設備需高性能AI芯片突破

在人工智能與物聯網、具身智能深度融合的當下，智能終端正朝著“輕量化、柔性化、場景化”的方向加速迭代，市場對輕量、高效、柔性的智能計算硬件需求日益迫切。長期以來，傳統智能芯片均基于硅基材料制成，質地堅硬、無法彎曲，盡管運算性能不斷提升，卻難以適配人體皮膚、柔性機器人關節等復雜曲面場景，成為制約可穿戴設備、柔性電子等產業升級的核心痛點。而目前全球已有的柔性處理器，又普遍存在致命短板——工作頻率低、能耗高，且缺乏并行計算能力，只能完成簡單的信號采集與傳輸，根本無法勝任神經網絡推理等數據密集型AI任務，導致柔性設備始終處于“有感知、無智能”的初級階段。

國產FLEXI系列芯片破解行業困局

為破解這一行業困局，清華大學集成電路學院任天令教授團隊、北京大學人工智能研究院燕博南助理教授團隊等科研力量聯合攻關，依托國產工藝成功研制出FLEXI系列全柔性數字型存算一體芯片，實現了柔性形態與高性能AI計算的完美結合，一舉打破了國外在柔性電子核心硬件領域的技術壟斷。據科研團隊介紹，該芯片采用低溫多晶硅薄膜晶體管（LTPS-TFT）技術制造，整體厚度僅25微米，相當于普通紙張的十分之一，薄如蟬翼、質地柔軟，可隨意進行180度彎折，甚至能在半徑1毫米的極限條件下對折，完全適配人體皮膚、柔性織物等復雜曲面部署需求。

存算一體架構實現效率與功耗雙優化

相較于現有柔性芯片，FLEXI系列的核心突破的在于創新性的“存算一體”架構設計。傳統芯片的“記憶單元”與“計算單元”相互獨立，數據在兩者之間來回傳輸時，不僅會消耗大量電能，還會產生延遲，制約運算效率。而該芯片以全數字靜態隨機存取存儲器（SRAM）為核心，將“記憶”與“計算”功能合二為一，相當于讓芯片“邊存儲、邊計算”，徹底省去了數據搬運的環節，大幅提升了運算效率與能效比。同時，芯片采用模塊化、可擴展的設計思路，單個模塊由6T-SRAM單元及嵌入式可重構本地處理單元構成，支持穩定、高速的并行點積運算，可高效支撐神經網絡推理中的單指令多數據（SIMD）運算，徹底解決了傳統柔性芯片無法處理數據密集型任務的難題。

在性能與穩定性方面，FLEXI系列芯片展現出遠超行業同類產品的優勢。目前該系列已推出FLEXI-1（1kb）、FLEXI-4（4kb）和FLEXI-32（32kb）三種規格，最多可集成約26.5萬個晶體管，覆蓋不同場景需求。其中，最小版本的FLEXI-1芯片面積僅31.12平方毫米，集成10628個晶體管，可靈活切換兩種運行模式——高性能模式下運算頻率可達12.5MHz，滿足復雜AI任務處理需求；超低功耗模式下能耗僅為55.94微瓦，相當于普通手機芯片能耗的萬分之一，可依靠微型電池長期供電，完美適配可穿戴設備的低功耗需求。

高可靠性適配極端場景，產業化潛力凸顯

更值得關注的是其卓越的機械可靠性與長期穩定性。燕博南助理教授介紹，經過嚴格測試，該芯片可承受超過4萬次180度彎折循環而性能無任何衰減，在長達6個月的加速老化測試中保持穩定運行，即使在-40℃至80℃的溫度變化、90%的相對濕度乃至紫外線照射等極端環境下，依然能正常工作。同時，芯片在持續執行百億次運算后仍保持零錯誤率，整體良率達到70%-92%，單芯片成本控制在1美元以內，具備極強的產業化應用潛力。與已報道的柔性計算芯片相比，FLEXI系列在時鐘頻率和能效方面均實現數量級提升，其能量-延遲積較傳統同步CPU降低3-4個數量級。

賦能多領域，開啟柔性智能新時代

在實際應用驗證中，FLEXI系列芯片的表現同樣亮眼，為多個前沿領域的技術革新提供了可能。在可穿戴健康監測領域，單個僅1千比特容量的FLEXI-1芯片，就能以99.2%的準確率實時檢測心律失常，精準捕捉心電信號中的異常波動，實現疾病的早期預警；同時，該芯片還能同步處理心率、呼吸頻率、體溫、皮膚水分等多模態生理信號，對人體坐、站、走、跑等日常活動狀態的分類準確率達到97.4%，未來可嵌入貼身衣物、健康貼片，實現24小時無感健康監測，為慢性病管理、老人看護、運動康復等場景提供全新解決方案。

除了可穿戴設備，該芯片還能廣泛應用于柔性機器人、腦機接口、物聯網終端等領域。在柔性機器人領域，芯片可像“電子神經”一樣嵌入機器人關節，提供實時感知與決策能力，其超低功耗特性可讓救援機器人、管道檢測機器人等在無外部線纜供電的情況下長時間自主工作；在腦機接口領域，柔性質地可極大減少設備對人體組織的刺激，高穩定性與低功耗使其能實現長時間腦電信號監測，為運動障礙患者的康復輔助提供技術支撐。

國產技術領跑，助力柔性電子產業升級

業內專家評價，FLEXI系列全柔性AI芯片的問世，不僅填補了我國高性能柔性AI計算芯片的技術空白，更標志著我國在柔性電子與邊緣人工智能硬件領域實現了關鍵跨越，為后摩爾時代芯片產業的發展開辟了全新路徑。任天令教授表示，未來芯片的發展不僅是性能的提升，更要聚焦“為人服務”的核心目標，FLEXI系列芯片的研發，正是讓高性能AI算法擺脫笨重的硬件載體，真正融入人體曲線與生活角落。

目前，科研團隊已完成芯片的實驗室驗證與性能測試，下一步將重點推進產業化落地，優化生產良率與芯片尺寸，推動其與可穿戴設備、柔性機器人等產業深度融合。隨著這款國產全柔性AI芯片的普及，不僅將引爆智能硬件領域的新革命，更將助力我國在全球柔性電子產業競爭中占據主導地位，為數字經濟與健康產業的高質量發展注入強勁動力。

資料來源：全球紡織網