Nature | 清北合作研發全球首個全柔性存算一體AI芯片

FLEXI團隊 投稿
量子位 | 公眾號 QbitAI

一張薄如紙片、能卷在手指上的柔性芯片（不是柔性印刷電路板，是柔性集成電路），能做什么？

在可穿戴設備中實時識別心律失常？在柔性機器人中執行復雜感知？在未來的智能貼片、電子皮膚、長期貼身健康監測系統中，作為“大腦”獨立完成人工智能推理？

最近，來自清華大學任天令教授、劉厚方副研究員和北京大學燕博南助理教授通力合作經過3年多的努力，給出了令人振奮的答案——
一款真正意義上可用于實際人工智能應用的柔性計算芯片，對，基于維信諾的全國產工藝。

這項成果發表在《Nature》雜志（鏈接見文末），代表著柔性計算邁向了全新的階段，為柔性電子產品的現代化應用開啟了新的紀元。

1. 一枚能彎折的人工智能芯片，為什么意義重大？

半導體技術已經成為現代社會不可或缺的基石，而我們每天使用的電子設備——手機、電腦、甚至衛星導航、空間站等大型設備——內部的核心模塊幾乎都是同一種類型的芯片：剛性基底的硅基芯片。

它們性能強大，但也有一個顯著特征：硬、脆，形狀固定。只要輕微彎折，傳統電路就可能瞬間失效

柔性電子技術正是在這樣的問題下誕生的。通過采用柔性的基底材料，如銦鎵鋅氧化物，柔性電子技術通過特殊工藝制成薄膜晶體管，讓芯片像一張紙一樣柔軟，可以貼合在不均勻的表面上

這帶來了大量全新的應用想象：

• 醫療監測設備可以貼合在患者的身體上，實時、全天候實現健康守護；
• 機器人的關節等部位植入了柔性可彎曲芯片，支持它們在不斷改變姿勢的情況下穩定工作；
• 柔性芯片能以低成本、大面積、可貼附的方式融入物聯網，實現大規模的數據采集……這些都是傳統硅基芯片無法實現的場景。

而隨著人工智能席卷各行業，越來越多的應用場景需要設備能夠自己判斷、自己處理信息，而不是把數據傳回手機或服務器。無論是心率異常監測、環境采集，還是柔性機器人需要的自平衡、自主控制，這些都離不開神經網絡推理。

可以往的柔性計算芯片均為傳統處理器，由于運算頻率低、難以大規模并行運算、大量數據搬運等問題，它們無法實時完成復雜的人工智能推理任務，難以滿足實際應用的實時性，節能性需求。

所以盡管柔性電子技術在傳感和可穿戴領域帶來了大量創新可能，但缺少一顆真正意義上的“柔性人工智能芯片”，它們就無法從“能感知”走向“能思考”。

2. 這顆柔性人工智能芯片，到底有多厲害？

這枚柔性人工智能芯片看上去像一片薄薄的貼片，但內部卻配備了解決人工智能運算問題的鑰匙——存內計算架構

來自清華大學和北京大學的研究團隊在柔性薄膜晶體管平臺上構建了新型的數字存內計算架構，大幅提高了柔性芯片的運算速度與能效；并通過對計算單元與數據流的重新設計，使得數據無需在存儲器和處理器之間頻繁搬運，從而顯著降低了功耗與延遲，讓柔性芯片的算力顯著提升到能夠運行神經網絡模型的水平。

得益于這些創新，這顆薄如紙片、可隨意彎折的柔性芯片，第一次具備了獨立運行人工智能模型的能力，能夠完成心律失常檢測、動作識別等神經網絡推理任務，真正讓柔性電子從“只能感知”邁向“能夠思考”

3.從中國出發，走向柔性智能的新范式

柔性電子與人工智能的結合，正在打開一個全新的技術方向。

從最初的柔性傳感器和可穿戴設備到具“柔性”身智能，到如今能夠獨立完成人工智能推理的柔性芯片，人們對“電子設備的形態”也正在重新想象——它們不再局限于平坦、剛性的硅基，不再被機身結構束縛，而可以像貼片一樣貼在皮膚上，像薄膜一樣附著在環境中。

這項來自中國的最新成果，是這一發展趨勢中的重要一步。它展示了柔性電子在智能化方向上的巨大潛力，也說明在材料、器件、架構與算法的共同推動下，柔性芯片有望代替傳統芯片，真正走向大規模應用。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09931-x

介紹視頻：

https://www.bilibili.com/video/BV1CKvmB4Ezy/

第一作者（同等貢獻）：

閆岸之，閆澗瀾，沈鵬輝，符一涵
通訊作者：

清華大學任天令教授、劉厚方副研究員，北京大學燕博南助理教授