随着人工智能与物联网、具身智能的深度融合，市场对轻量、高效、柔性的智能计算硬件需求日益迫切。传统基于硅基的刚性芯片因难以贴合人体曲面或复杂设备表面，限制了其在可穿戴设备和柔性机器人等领域的应用。而现有柔性处理器则普遍受限于低工作频率、高能耗及缺乏并行计算能力，难以胜任神经网络推理等数据密集型任务。

近日，中国科研人员在人工智能与柔性电子技术领域取得重大突破。

北京时间1月29日，清华大学、北京大学等机构联合在英国《自然》杂志上发表论文，宣布成功研发出全柔性人工智能芯片——FLEXI系列。这一成果为可穿戴健康监测设备、柔性机器人及脑机接口等前沿智能应用提供了关键硬件支撑，标志着中国在柔性电子技术领域迈出了重要一步。

技术突破在哪？

FLEXI芯片的技术突破体现在多个方面。首先，其基于低温多晶硅薄膜晶体管技术，实现了芯片的极致轻薄与柔韧性。最小版本的FLEXI-1芯片面积仅31.12平方毫米，集成10628个晶体管，可在超低功耗模式下运行，功耗低至55.94微瓦。

其次，FLEXI芯片采用了以全数字静态随机存取存储器为核心的“存算一体”架构。这一设计相当于将“记忆单元”和“计算单元”合二为一，省去了来回搬运数据的时间和能耗，大幅提升了计算效率。此外，该芯片还支持神经网络压缩与一键部署，进一步增强了其智能处理能力。

在性能测试中，FLEXI芯片表现卓越。它可承受超过4万次180度弯曲（弯曲半径1毫米）而性能无衰减，功耗波动小于3.5%，并在长达6个月的持续运行中保持稳定。这些特性使得FLEXI芯片在可穿戴健康监测、柔性机器人及脑机接口等领域具有广泛应用前景。

应用场景广泛

FLEXI芯片的应用场景十分广泛。在可穿戴健康监测领域，单个容量仅1千比特的柔性芯片即可实现99.2%准确率的心律失常检测，为远程医疗和健康管理提供了有力支持。在日常活动监测中，结合4通道EDCNN模型，该芯片对坐、站、走、跑等动作分类准确率达97.4%，展现了其在运动监测和康复训练领域的潜力。

此外，FLEXI芯片还可应用于柔性机器人和脑机接口等领域。其超低功耗和高能效特性使得柔性机器人能够更长时间地自主运行，而高鲁棒性和低成本则降低了脑机接口技术的门槛，为残疾人辅助设备和神经科学研究提供了新的可能。

清华大学集成电路学院 2021 级博士生闫岸之、2021 级硕士生闫涧澜、2022 级硕士生沈鹏辉，以及北京大学集成电路学院 2023 级博士生符一涵为论文共同第一作者；清华大学集成电路学院任天令教授、清华大学信息国家研究中心刘厚方副研究员及北京大学人工智能研究院燕博南助理教授为共同通讯作者，清华大学集成电路学院杨轶副教授等为论文共同作者。清华大学为本论文的第一单位。该研究得到国家自然科学基金委员会、科技部、北京信息科学与技术国家研究中心及北京市自然科学基金委员会等机构的支持。