【量子位 2026年2月3日讯】柔性电子领域迎来里程碑式突破！清华大学任天令教授团队与北京大学燕博南团队联合研发的全球首个全柔性存算一体AI芯片，近日登上国际顶级期刊《Nature》。这款薄如蝉翼（厚度仅25微米）、可卷在手指上的芯片，不仅能承受超过4万次180度弯折而性能无衰减，更首次让柔性电子具备独立运行AI推理的能力——最小版本仅31平方毫米，就能以99.2%的准确率实时检测心律失常，为可穿戴医疗设备、柔性机器人、电子皮肤等未来智能硬件提供了“能思考的柔性大脑”。
一、打破柔性电子“能感知不能思考”的困局
长期以来，柔性电子虽凭借“可弯曲、易贴合”的特性在传感领域广泛应用，但始终受限于核心硬件瓶颈：传统柔性处理器运算慢、能耗高，无法完成神经网络推理等复杂任务，只能作为“数据采集器”依赖外部设备处理，难以实现“端侧智能”。
1. 传统芯片的“柔性短板”
无论是手机里的硅基芯片，还是现有柔性电路，都存在无法兼顾“柔性”与“智能”的问题：
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刚性硅基芯片：性能强大但硬脆易折，无法贴合人体皮肤、机器人关节等曲面场景，更无法承受反复形变；
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传统柔性处理器：虽能弯曲，但运算频率低（通常低于1MHz）、缺乏并行计算能力，处理简单数据都需频繁搬运信息，能耗极高——若用于心率监测，续航往往不足1天，且无法实时分析异常数据。
“就像给柔性设备装了一颗‘老年大脑’，能感知却不能判断。”清华大学集成电路学院刘厚方副研究员形象比喻。而此次发布的全柔性存算一体AI芯片，正是为解决这一痛点而生。
2. 存算一体架构：让柔性芯片“又快又省”
团队创新性地将“存算一体”架构引入柔性电子领域，从根本上改变了数据处理方式：
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硬件层面：摒弃传统“存储器+处理器”分离的设计，直接在柔性薄膜晶体管上构建以静态随机存取存储器（SRAM）为核心的计算单元——相当于把“记忆”和“思考”功能合二为一，数据无需来回搬运，延迟降低80%，能耗大幅减少；
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工艺突破：采用维信诺全国产低温多晶硅工艺，在柔性基底上实现10628个晶体管的高密度集成（最大版本可集成26.5万个晶体管），时钟频率提升至50MHz，是现有柔性处理器的10倍以上，可流畅运行轻量级神经网络模型；
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能效优势：最小版本FLEXI-1芯片在仅55.94微瓦的超低功耗模式下运行（相当于一节5号电池可供电1年以上），却能完成心电信号分析、动作识别等AI任务，能效比是传统柔性芯片的100倍。
“过去柔性芯片处理一段心电数据要10秒，现在只需0.1秒，且全程不用联网。”北京大学燕博南助理教授介绍，这为可穿戴设备实现“实时监测、即时预警”奠定了基础。
二、硬核性能：4万次弯折零衰减，6个月稳定运行
这款柔性AI芯片的“耐用性”同样颠覆认知，经过实验室严苛测试，其机械可靠性与长期稳定性均达到实用标准。
1. 极端环境下的“超强韧性”
在机械性能测试中，芯片展现出惊人的抗弯折能力：
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弯折极限：在半径1毫米（相当于铅笔直径）、180度对折的极端条件下，连续弯折超过4万次，各项性能指标（如运算精度、功耗）无明显退化，远超行业平均的1万次弯折标准；
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贴合适应性：可紧密贴合人体皮肤、球面、褶皱表面等复杂曲面，贴合后运算延迟仅增加0.3微秒，完全满足可穿戴设备“随体形变”的需求；
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环境耐受：在-20℃至60℃的温度范围内稳定工作，湿度适应范围达30%至90%，可应对日常穿戴、工业场景等不同环境。
2. 长期稳定运行：零错误、高良率
除了抗造，芯片的长期可靠性同样过关：
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运算稳定性：连续执行百亿次AI运算后，仍保持零错误记录，推理精度无漂移；
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长期耐用性：在长达6个月的持续测试中，芯片性能未出现衰减，满足医疗设备“长期贴身监测”的需求；
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量产潜力：采用成熟的国产柔性工艺，芯片良率达70%至92%（小尺寸版本良率超90%），为后续规模化生产奠定基础。
三、应用场景：从“创可贴式医疗监测”到“柔性机器人大脑”
凭借“柔性+智能+低功耗”的三重优势，这款芯片可解锁多个此前无法实现的应用场景，尤其在医疗、机器人、物联网领域潜力巨大。
1. 可穿戴医疗：实时守护健康的“电子皮肤”
在医疗领域，芯片可直接制成“创可贴式”健康监测设备，实现全时段、无感知的健康管理：
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心律失常检测：将芯片贴合在胸口，可实时采集心电信号，通过内置的轻量级神经网络模型，以99.2%的准确率识别房颤、早搏等异常，一旦发现问题立即通过蓝牙向手机发送预警，响应时间不足1秒；
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多模态健康监测：集成温度、呼吸、运动传感器后，可同时监测心率、体温、呼吸频率、睡眠姿势等数据，构建多维度健康档案，尤其适合老人、慢性病患者长期使用；
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植入式潜力：团队表示，未来通过生物相容性材料优化，芯片有望用于植入式神经记录、脑机接口等领域，为帕金森、癫痫等疾病的诊疗提供新工具。
2. 柔性机器人：让机器“关节会思考”
传统机器人关节因无法安装刚性芯片，往往依赖中央控制器远程操控，响应迟滞且易受干扰。而这款柔性芯片可直接嵌入机器人关节、指尖等部位：
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实时感知决策：在柔性机械手上，芯片可实时处理触觉传感器数据，判断抓取物体的材质、重量，自动调整夹持力度，避免捏碎鸡蛋、划伤纸张等情况；
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多关节协同：多个芯片可组成分布式计算网络，实现机器人全身动作的协同控制，例如让柔性机器人完成“弯腰捡物+转身递物”的连贯动作，无需依赖中央处理器；
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低成本部署：芯片成本仅为传统刚性AI芯片的1/5，且可大面积贴附，适合大规模机器人集群应用。
3. 物联网：让“万物皆可智能”
在物联网领域，芯片可作为“柔性智能节点”，低成本融入各类场景：
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智能包装：贴在食品包装上，可实时监测温度、湿度，通过AI算法判断食品新鲜度，过期前自动发出预警；
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环境监测：制成柔性传感器贴在建筑外墙、管道表面，监测结构形变、腐蚀情况，为工业安全、基础设施维护提供实时数据；
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可穿戴交互：集成到智能手环、衣服中，实现“手势控制家电”“语音翻译”等功能，例如通过手势动作识别，让芯片直接控制手机、电脑，无需触控屏幕。
四、技术意义：中国团队定义柔性智能新范式
此次清北团队的成果，不仅是技术上的突破，更标志着中国在柔性电子与AI芯片交叉领域跻身全球领先行列，具有多重行业意义。
1. 填补领域空白：从“跟跑”到“领跑”
此前，全球柔性电子研究多集中在传感、显示领域，柔性AI芯片长期被国外团队垄断基础研究，且尚无实用化产品。而这款芯片首次实现“存算一体架构+柔性基底+国产工艺”的结合，不仅填补了柔性智能硬件的空白，更打破了国外在柔性计算领域的技术壁垒，为中国在柔性电子赛道争取了话语权。
2. 推动产业变革：降本增效加速柔性智能落地
过去，柔性设备要实现AI功能，需搭配刚性芯片+电池的笨重组合，成本高、体验差。而这款芯片的出现，让柔性设备可“单芯片实现智能”，硬件成本降低60%，续航提升10倍以上，将加速柔性智能产品从实验室走向市场。
3. 开启技术新方向：工艺-电路-算法协同创新
团队在研发过程中，并非简单将刚性芯片“柔性化”，而是通过“工艺-电路-算法”的跨层级协同优化（如针对柔性工艺特点设计专用AI模型、优化电路结构减少形变影响），构建了一套完整的柔性智能芯片技术体系。这种创新模式，为后续柔性电子的智能化发展提供了可复用的技术范式。
结语：柔性智能时代加速到来
从“硬邦邦的硅基芯片”到“能屈能伸的柔性大脑”，清北团队的这项成果，不仅改变了人们对“芯片形态”的认知，更打开了柔性电子与AI深度融合的新空间。正如《Nature》审稿人评价：“这款芯片让柔性电子从‘感知层’迈入‘智能层’，是该领域的里程碑事件。”
目前，团队已申请多项核心专利，并与国内多家医疗设备、机器人企业展开合作，推动技术产业化。未来，随着工艺迭代与成本降低，或许我们将迎来一个“万物皆可柔性智能”的时代——衣服能监测健康、机器人能随形应变、包装能感知新鲜度，而这一切的起点，正是这枚薄如纸片的柔性AI芯片。
