4万次180度弯曲而性能无衰减！能弯能算！中国首款柔性 AI 芯片问世

人工智能芯片变得像创可贴一样柔软贴合身体，像织物一样可随意弯折、卷曲，甚至能嵌入衣物、贴合皮肤而不被察觉，是否会彻底颠覆现有智能硬件的形态，引发一场全新的硬件革命？这一曾经停留在科幻设想中的场景，如今正随着中国科研团队的重大突破，逐步走进现实。北京时间1月29日，清华大学、北京大学等机构的科研人员在国际顶级学术期刊英国《自然》杂志发表重磅论文，正式宣布成功研发出FLEXI系列全柔性数字型存算一体人工智能芯片，一举突破柔性电子在高性能AI计算领域的技术瓶颈，为可穿戴健康监测、柔性机器人、脑机接口等前沿智能应用，提供了关键且核心的硬件支撑，也标志着我国在柔性AI芯片领域跻身世界领先行列。

柔性设备需高性能AI芯片突破

在人工智能与物联网、具身智能深度融合的当下，智能终端正朝着“轻量化、柔性化、场景化”的方向加速迭代，市场对轻量、高效、柔性的智能计算硬件需求日益迫切。长期以来，传统智能芯片均基于硅基材料制成，质地坚硬、无法弯曲，尽管运算性能不断提升，却难以适配人体皮肤、柔性机器人关节等复杂曲面场景，成为制约可穿戴设备、柔性电子等产业升级的核心痛点。而目前全球已有的柔性处理器，又普遍存在致命短板——工作频率低、能耗高，且缺乏并行计算能力，只能完成简单的信号采集与传输，根本无法胜任神经网络推理等数据密集型AI任务，导致柔性设备始终处于“有感知、无智能”的初级阶段。

国产FLEXI系列芯片破解行业困局

为破解这一行业困局，清华大学集成电路学院任天令教授团队、北京大学人工智能研究院燕博南助理教授团队等科研力量联合攻关，依托国产工艺成功研制出FLEXI系列全柔性数字型存算一体芯片，实现了柔性形态与高性能AI计算的完美结合，一举打破了国外在柔性电子核心硬件领域的技术垄断。据科研团队介绍，该芯片采用低温多晶硅薄膜晶体管（LTPS-TFT）技术制造，整体厚度仅25微米，相当于普通纸张的十分之一，薄如蝉翼、质地柔软，可随意进行180度弯折，甚至能在半径1毫米的极限条件下对折，完全适配人体皮肤、柔性织物等复杂曲面部署需求。

存算一体架构实现效率与功耗双优化

相较于现有柔性芯片，FLEXI系列的核心突破的在于创新性的“存算一体”架构设计。传统芯片的“记忆单元”与“计算单元”相互独立，数据在两者之间来回传输时，不仅会消耗大量电能，还会产生延迟，制约运算效率。而该芯片以全数字静态随机存取存储器（SRAM）为核心，将“记忆”与“计算”功能合二为一，相当于让芯片“边存储、边计算”，彻底省去了数据搬运的环节，大幅提升了运算效率与能效比。同时，芯片采用模块化、可扩展的设计思路，单个模块由6T-SRAM单元及嵌入式可重构本地处理单元构成，支持稳定、高速的并行点积运算，可高效支撑神经网络推理中的单指令多数据（SIMD）运算，彻底解决了传统柔性芯片无法处理数据密集型任务的难题。

在性能与稳定性方面，FLEXI系列芯片展现出远超行业同类产品的优势。目前该系列已推出FLEXI-1（1kb）、FLEXI-4（4kb）和FLEXI-32（32kb）三种规格，最多可集成约26.5万个晶体管，覆盖不同场景需求。其中，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，可灵活切换两种运行模式——高性能模式下运算频率可达12.5MHz，满足复杂AI任务处理需求；超低功耗模式下能耗仅为55.94微瓦，相当于普通手机芯片能耗的万分之一，可依靠微型电池长期供电，完美适配可穿戴设备的低功耗需求。

高可靠性适配极端场景，产业化潜力凸显

更值得关注的是其卓越的机械可靠性与长期稳定性。燕博南助理教授介绍，经过严格测试，该芯片可承受超过4万次180度弯折循环而性能无任何衰减，在长达6个月的加速老化测试中保持稳定运行，即使在-40℃至80℃的温度变化、90%的相对湿度乃至紫外线照射等极端环境下，依然能正常工作。同时，芯片在持续执行百亿次运算后仍保持零错误率，整体良率达到70%-92%，单芯片成本控制在1美元以内，具备极强的产业化应用潜力。与已报道的柔性计算芯片相比，FLEXI系列在时钟频率和能效方面均实现数量级提升，其能量-延迟积较传统同步CPU降低3-4个数量级。

赋能多领域，开启柔性智能新时代

在实际应用验证中，FLEXI系列芯片的表现同样亮眼，为多个前沿领域的技术革新提供了可能。在可穿戴健康监测领域，单个仅1千比特容量的FLEXI-1芯片，就能以99.2%的准确率实时检测心律失常，精准捕捉心电信号中的异常波动，实现疾病的早期预警；同时，该芯片还能同步处理心率、呼吸频率、体温、皮肤水分等多模态生理信号，对人体坐、站、走、跑等日常活动状态的分类准确率达到97.4%，未来可嵌入贴身衣物、健康贴片，实现24小时无感健康监测，为慢性病管理、老人看护、运动康复等场景提供全新解决方案。

除了可穿戴设备，该芯片还能广泛应用于柔性机器人、脑机接口、物联网终端等领域。在柔性机器人领域，芯片可像“电子神经”一样嵌入机器人关节，提供实时感知与决策能力，其超低功耗特性可让救援机器人、管道检测机器人等在无外部线缆供电的情况下长时间自主工作；在脑机接口领域，柔性质地可极大减少设备对人体组织的刺激，高稳定性与低功耗使其能实现长时间脑电信号监测，为运动障碍患者的康复辅助提供技术支撑。

国产技术领跑，助力柔性电子产业升级

业内专家评价，FLEXI系列全柔性AI芯片的问世，不仅填补了我国高性能柔性AI计算芯片的技术空白，更标志着我国在柔性电子与边缘人工智能硬件领域实现了关键跨越，为后摩尔时代芯片产业的发展开辟了全新路径。任天令教授表示，未来芯片的发展不仅是性能的提升，更要聚焦“为人服务”的核心目标，FLEXI系列芯片的研发，正是让高性能AI算法摆脱笨重的硬件载体，真正融入人体曲线与生活角落。

目前，科研团队已完成芯片的实验室验证与性能测试，下一步将重点推进产业化落地，优化生产良率与芯片尺寸，推动其与可穿戴设备、柔性机器人等产业深度融合。随着这款国产全柔性AI芯片的普及，不仅将引爆智能硬件领域的新革命，更将助力我国在全球柔性电子产业竞争中占据主导地位，为数字经济与健康产业的高质量发展注入强劲动力。