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1月28日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授團(tuán)隊(duì)及合作者的研究成果“FLEXI柔性數(shù)字存算芯片”正式發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》，標(biāo)志著我國(guó)在柔性電子與邊緣人工智能硬件領(lǐng)域取得重要突破，填補(bǔ)了高性能柔性AI計(jì)算芯片的技術(shù)空白。

《自然》同期刊發(fā)評(píng)述文章指出，該芯片通過設(shè)計(jì)架構(gòu)與制造工藝的協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了在低成本、低功耗條件下穩(wěn)定運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，能夠適配可穿戴健康監(jiān)測(cè)等極端邊緣設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景，為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域智能硬件創(chuàng)新提供了新方向。

據(jù)悉，機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能應(yīng)用通常依賴高算力、高能耗的計(jì)算平臺(tái)，而可穿戴傳感器、腦植入器等極端邊緣設(shè)備需基于柔性基底、低成本元件完成本地基礎(chǔ)計(jì)算。此前柔性中央處理器雖能實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算，但存在速度慢、功耗高的瓶頸，無法滿足數(shù)據(jù)分類、機(jī)器學(xué)習(xí)等AI任務(wù)需求。

新研發(fā)的柔性AI芯片采用CMOS低溫多晶硅（LTPS）工藝，可直接在柔性基底上制造，兼具低功耗、低成本和高集成度優(yōu)勢(shì)。研究團(tuán)隊(duì)通過工藝革新增加金屬層數(shù)，突破了傳統(tǒng)柔性電子難以支持復(fù)雜芯片互聯(lián)的瓶頸；創(chuàng)新采用數(shù)字“存內(nèi)計(jì)算”架構(gòu)，在存儲(chǔ)器內(nèi)部完成數(shù)據(jù)處理，既消除了數(shù)據(jù)搬運(yùn)的時(shí)間與能耗開銷，又突破了“存儲(chǔ)墻”性能限制，表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)模擬方案。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該芯片在折疊、卷曲狀態(tài)下可穩(wěn)定工作，經(jīng)4萬次反復(fù)折疊后計(jì)算能力仍保持穩(wěn)定，并具備良好的耐溫、耐濕和抗光照老化能力。其最小尺寸芯片制造成本僅0.016美元，能夠集成至可穿戴設(shè)備，利用心率、呼吸頻率、體溫等生理信號(hào)實(shí)現(xiàn)人體日?；顒?dòng)識(shí)別。

專家點(diǎn)評(píng)指出，該技術(shù)填補(bǔ)了柔性電子領(lǐng)域AI專用計(jì)算硬件的空白。未來通過新型半導(dǎo)體材料應(yīng)用、功率門控技術(shù)優(yōu)化等，有望進(jìn)一步提升性能。若能持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)良率與芯片尺寸，將推動(dòng)可穿戴健康設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)終端等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與技術(shù)革新。

（受訪者供圖）