清华团队突破柔性智能芯片核心技术,给边缘人工智能应用找到了新路子

清华团队这次突破了柔性智能芯片的核心技术,给边缘人工智能应用找到了新路子。现在科技竞争这么激烈,柔性电子跟人工智能这两个领域碰一块儿,那肯定是未来的大趋势。柔性器件因为能弯、能拉,还轻便,特别适合用在健康监测、人机交互或者智能传感上。不过想让它在柔性基板上搞高性能计算还得靠谱,尤其是要实时响应边缘场景,这事儿全世界都在头疼。以前那种硬邦邦的芯片受不了反复折腾,耗能也高得吓人,成了大包袱。 任天令教授带着大伙儿折腾了好一阵儿,弄出了个叫“FLEXI”的原创方案。他们从做材料到画电路再到搞算法,全是跨层级优化,把理论跟实践都打通了。先在制造工艺上搞个低温多晶硅CMOS技术,这下能在大面积柔性基板上集成几十万晶体管了,给芯片的“柔”打下了底子。他们弄出的三款芯片FLEXI-1、FLEXI-4和FLEXI-32,构成了一套灵活的算力配置梯队。 最关键的是计算架构变了。FLEXI把传统的计算跟存储分开的冯·诺依曼架构给废掉了,数据搬来搬去太耗电了。他们搞了个“存算一体”的设计,存储单元和计算单元融在一起。每个模块由6T-SRAM和可重构处理单元组成,能直接在数据存的地方做乘法累加运算。这种模块化的设计并行效率高,特别适合神经网络处理多数据流,而且特别省电。 为了配合硬件优势,团队还开发了专门的轻量级神经网络模型。把训练好的模型权重一次性装进去,就不用在柔性设备上频繁读写高能耗的权重了。这样就能在资源有限的边缘端高效处理心电、语音、图像还有多模态生理数据。 实验证明这东西真厉害。在机械性能上能在半径1毫米的弯子里折叠四万次性能也不掉线。电性能也不错,支持多种工作模式。拿最小的FLEXI-1来说,超低功耗模式下才耗55.94微瓦。跟国际上的同类比起来,运算频率能翻11.2倍多,“能量延迟积”指标居然降了99.1%。比传统低功耗CPU还省电3到4个数量级呢。 工艺这块儿优化后成本也压下来了,1美元都不到一片,良率还能到92%。这就是咱们在集成电路和人工智能交叉点上拿的一张自主创新的王牌。不仅解决了柔性环境下的技术瓶颈,还搭起了从芯片到应用的一整条闭环路子。 这就给以后的便携式医疗设备、仿生感知系统、柔性机器人还有物联网终端都铺好了路。对推动咱们高端电子产业向智能化方向走有很大的好处。以后产学研用再深入点,肯定能变出好多新产品和新玩法,彻底改变咱们的生活和工作方式。