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FLEXI团队 投稿量子位 | 公众号 QbitAI一张薄如纸片、能卷在手指上的柔性芯片不是柔性印刷电路板是柔性集成电路能做什么在可穿戴设备中实时识别心律失常在柔性机器人中执行复杂感知在未来的智能贴片、电子皮肤、长期贴身健康监测系统中作为“大脑”独立完成人工智能推理最近来自清华大学任天令教授、刘厚方副研究员和北京大学燕博南助理教授通力合作经过3年多的努力给出了令人振奋的答案——一款真正意义上可用于实际人工智能应用的柔性计算芯片对基于维信诺的全国产工艺。
这项成果发表在《Nature》杂志链接见文末代表着柔性计算迈向了全新的阶段为柔性电子产品的现代化应用开启了新的纪元。
一枚能弯折的人工智能芯片为什么意义重大半导体技术已经成为现代社会不可或缺的基石而我们每天使用的电子设备——手机、电脑、甚至卫星导航、空间站等大型设备——内部的核心模块几乎都是同一种类型的芯片刚性基底的硅基芯片。
它们性能强大但也有一个显著特征硬、脆形状固定。
只要轻微弯折传统电路就可能瞬间失效。
柔性电子技术正是在这样的问题下诞生的。
通过采用柔性的基底材料如铟镓锌氧化物柔性电子技术通过特殊工艺制成薄膜晶体管让芯片像一张纸一样柔软可以贴合在不均匀的表面上。
这带来了大量全新的应用想象医疗监测设备可以贴合在患者的身体上实时、全天候实现健康守护机器人的关节等部位植入了柔性可弯曲芯片支持它们在不断改变姿势的情况下稳定工作柔性芯片能以低成本、大面积、可贴附的方式融入物联网实现大规模的数据采集……这些都是传统硅基芯片无法实现的场景。
而随着人工智能席卷各行业越来越多的应用场景需要设备能够自己判断、自己处理信息而不是把数据传回手机或服务器。
无论是心率异常监测、环境采集还是柔性机器人需要的自平衡、自主控制这些都离不开神经网络推理。
可以往的柔性计算芯片均为传统处理器由于运算频率低、难以大规模并行运算、大量数据搬运等问题它们无法实时完成复杂的人工智能推理任务难以满足实际应用的实时性节能性需求。
所以尽管柔性电子技术在传感和可穿戴领域带来了大量创新可能但缺少一颗真正意义上的“柔性人工智能芯片”它们就无法从“能感知”走向“能思考”。
这颗柔性人工智能芯片到底有多厉害这枚柔性人工智能芯片看上去像一片薄薄的贴片但内部却配备了解决人工智能运算问题的钥匙——存内计算架构。
来自清华大学和北京大学的研究团队在柔性薄膜晶体管平台上构建了新型的数字存内计算架构大幅提高了柔性芯片的运算速度与能效并通过对计算单元与数据流的重新设计使得数据无需在存储器和处理器之间频繁搬运从而显著降低了功耗与延迟让柔性芯片的算力显著提升到能够运行神经网络模型的水平。
得益于这些创新这颗薄如纸片、可随意弯折的柔性芯片第一次具备了独立运行人工智能模型的能力能够完成心律失常检测、动作识别等神经网络推理任务真正让柔性电子从“只能感知”迈向“能够思考”。
从中国出发走向柔性智能的新范式柔性电子与人工智能的结合正在打开一个全新的技术方向。
从最初的柔性传感器和可穿戴设备到具“柔性”身智能到如今能够独立完成人工智能推理的柔性芯片人们对“电子设备的形态”也正在重新想象——它们不再局限于平坦、刚性的硅基不再被机身结构束缚而可以像贴片一样贴在皮肤上像薄膜一样附着在环境中。
这项来自中国的最新成果是这一发展趋势中的重要一步。
它展示了柔性电子在智能化方向上的巨大潜力也说明在材料、器件、架构与算法的共同推动下柔性芯片有望代替传统芯片真正走向大规模应用。
文章链接https://www.nature.com/articles/s