清华团队在《自然》发表柔性数字存算芯片成果 我国高性能柔性边缘智能硬件实现关键突破

在全球智能硬件向轻量化、柔性化发展的趋势下,传统硅基芯片的刚性特质与边缘设备需求矛盾日益凸显。

尤其在医疗可穿戴、植入式设备等领域,既要求电子元件具备弯曲折叠的物理适应性,又需满足实时数据分类、体征监测等基础AI功能,现有技术长期面临"柔性"与"智能"难以兼得的困境。

针对这一世界性难题,任天令教授团队创新性地提出数字存算一体架构。

与常规将存储与计算单元分离的设计不同,该技术直接在存储器内部完成数据处理,较传统方案减少90%以上的数据搬运能耗。

研究团队采用CMOS低温多晶硅工艺,通过增加金属互联层数突破柔性基底集成度限制,使芯片在反复折叠4万次后仍保持性能稳定。

测试表明,其单位面积算力达到国际同类柔性芯片的3.2倍,而最小单元制造成本控制在1.6美分,展现出显著的商业化潜力。

这项突破的产业价值在于重构了边缘计算的技术路径。

当前全球柔性电子市场规模已突破300亿美元,但高端医疗监测设备仍依赖进口硬件的局面。

新型芯片可无缝集成至血压贴片、智能绷带等产品,实现体温、呼吸等多参数本地化分析,既能规避医疗数据云端传输的隐私风险,又可降低设备60%以上的功耗。

中国科学院微电子研究所专家指出,该技术将加速国产医疗器械从"功能型"向"智能型"跃升。

面向未来,研究团队正探索二维半导体与氧化物半导体的材料融合方案,预计三年内将芯片能效比再提升5-8倍。

随着我国在柔性显示、印刷电子等配套产业的成熟,这项技术有望延伸至脑机接口、电子皮肤等前沿领域,为万物互联时代提供更丰富的硬件支撑。

这一成果的取得充分体现了我国在集成电路领域自主创新的能力与决心。

柔性AI芯片的突破不仅解决了一项关键技术难题,更重要的是打开了智能硬件应用的新想象空间。

从可穿戴医疗设备到具身智能机器人,从物联网终端到脑机接口,柔性AI芯片将成为连接人与智能世界的重要桥梁。

随着这一技术的不断完善与产业化推进,我国有望在下一代智能硬件领域占据更加主动的地位,为全球科技进步作出更大贡献。