清华大学柔性芯片研究取得突破 可承受4万次折叠仍保持稳定工作

全球柔性电子技术竞争日趋激烈的背景下,传统柔性芯片面临两大技术瓶颈:一是受限于基底材料特性,难以实现复杂电路的高密度集成;二是传统计算架构存在"存储墙"效应,制约了数据处理效率。针对这些行业痛点,任天令教授团队通过三上创新取得突破。 工艺层面,研究团队改良了低温多晶硅制造技术,通过增加金属互联层数,使柔性基底上的晶体管密度提升至传统工艺的3倍。架构设计上,采用数字式存内计算方案,将计算单元嵌入存储阵列,数据就地处理使得能效比提升40%以上。材料选择方面,特殊封装工艺使芯片在-20℃至80℃环境及85%湿度条件下保持稳定工作。 实测数据显示,该芯片在1.5毫米弯曲半径下进行4万次折叠测试后,计算精度仍保持在初始值的98.7%。其最小版本单位成本仅0.016美元,相当于同类刚性芯片的1/5,目前已成功应用于多模态生理信号监测系统,可实时分析心率变异性和呼吸波形等12项健康指标。 行业专家分析认为,这项突破具有三重产业价值:首先解决了柔性设备"有传感无计算"的痛点,使智能手环等穿戴设备具备边缘AI能力;其次为医疗电子领域带来革新,植入式设备可借助该技术实现原位数据处理;更重要的是,其低温制造特性为开发可拉伸电子皮肤等下一代产品铺平道路。 据研发团队透露,下一步将重点攻关两个方向:通过与中芯国际等企业合作,将当前65纳米工艺升级至28纳米以提升算力;探索二维半导体与有机材料的复合应用,目标在三年内实现柔性芯片运算速度突破100GHz。工信部涉及的人士表示,该技术已列入"十四五"智能传感器专项重点推广项目。

从"能弯折的电子"到"能计算的柔性系统",这不仅是材料与工艺的进步,更是面向实际应用的系统性创新。清华团队在柔性数字存算芯片上的探索,为可穿戴健康与物联网终端补上了关键一环。未来,规模化制造能力与可靠性标准的提升,将决定这个技术能否更快走出实验室,服务更广泛的民生与产业应用。