问题:可穿戴设备、智慧医疗、虚拟现实和物联网终端加速发展,带来了“贴近人体、长期佩戴、实时响应”的新需求。柔性电路因轻薄、可弯曲、易贴合等特性,被视为下一代智能硬件的重要载体。但长期以来,柔性器件多停留传感、信号采集和基础处理层面,难以在端侧本地运行复杂算法。瓶颈主要集中在算力不足、能效与可靠性难以兼顾,以及反复弯折和复杂环境下性能波动等问题。端侧算力难提升、功耗难降低、稳定性难保障,制约了柔性电子在医疗监测、柔性机器人等场景的落地。 原因:上述瓶颈的关键在于柔性形态对制造工艺、器件结构、电路设计和算法映射提出了叠加挑战。一上,柔性基底与传统硅基工艺制程、封装和互连上差异明显,长期弯折可能引发微裂纹和界面应力累积,影响一致性与寿命;另一上,端侧应用需要极低功耗下完成大量运算,传统“存储—计算分离”架构的数据搬运能耗高、延迟大,难以兼顾实时性与续航。此外,电源电压波动、温度变化、湿度与光照老化等环境因素,也会深入放大柔性电子在稳定性上的短板。要在柔性条件下实现“高性能、高可靠、低成本”,需要从单点优化转向跨层协同设计。 影响:此次提出的FLEXI为上述难题提供了系统性方案。据介绍,该芯片面向边缘智能加速,采用数字存内计算思路,在保持柔性电路可折叠、可卷曲优势的同时,提升了性能、稳定性与能效。测试结果显示,芯片经历超过4万次反复弯折后仍能稳定工作,并在超百亿次运算中实现零错误;在2.5至5.5伏电压波动、零下40摄氏度至80摄氏度温度变化、相对湿度最高90%以及紫外环境等应力条件下,仍保持稳定运行。应用验证上,芯片心律失常监测与活动状态分类任务中分别取得99.2%和97.4%的准确率,显示出在低功耗条件下开展本地智能处理的可行性。其“低于1元”的测试芯片成本指标,也为端侧智能从实验室走向规模化应用提供了更现实的经济基础。对应的成果发表于国际学术期刊《自然》,显示我国在柔性电子与边缘智能硬件交叉领域取得重要进展,为高性能柔性计算芯片补上关键一环。 对策:从技术路线看,推动柔性端侧智能走向应用,需要在“工艺—电路—算法”全链条上持续推进协同优化:其一,完善面向柔性基底的制造与封装体系,提升一致性与长期可靠性,降低量产不确定性;其二,围绕端侧场景强化功耗管理与电源稳定策略,在功率门控、容错设计和老化抑制各上形成可复用的工程方案;其三,建立与柔性存内计算架构相匹配的算法映射与模型压缩工具链,使医疗监测、运动识别、环境感知等任务在有限算力与能耗预算内稳定运行;其四,加强标准与测试体系建设,形成覆盖弯折寿命、温湿度应力、光照老化、长期漂移等指标的评价框架,为产业链上下游协同提供统一尺度。业内专家指出,若进一步引入新型半导体材料并优化工艺与功率控制技术,同时提升生产良率、优化芯片尺寸与系统集成水平,有望推动可穿戴健康设备、物联网终端等领域的技术迭代。 前景:从应用侧看,柔性计算芯片的突破将推动端侧智能更深入进入“贴身、贴物、贴环境”的场景。尤其在移动医疗中,连续生理信号监测与异常预警对实时性与隐私保护要求更高,本地计算可减少数据外传与通信能耗;在柔性机器人、嵌入式智能和具身智能方向,柔性算力更易适配复杂曲面与动态形变,提升系统的环境适应性与交互体验。更长远看,随着传统制程微缩的边际收益减弱,面向应用的架构创新与跨层优化将成为芯片发展的重要方向。柔性与边缘计算的结合,不只是形态变化,也可能带来计算范式与产业形态的调整:从“云端集中”走向“端侧自治”,从“单点功能”走向“系统智能”,从“硬件堆叠”走向“软硬协同”。
当刚性硅基芯片逐步逼近物理极限之际,中国科学家用一张可弯曲的“电子皮肤”给出了新的产业想象空间。这项融合材料学、微电子学与临床医学的创新表明,前沿突破往往来自真实场景需求与扎实基础研究的相互牵引。随着FLEXI芯片从实验室走向产线,“随时随地的智能计算”正在加速走入现实。(完)