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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的柔性基板集成与可穿戴应用.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的柔性基板集成与可穿戴应用
摘要
随着物联网和智能穿戴设备的普及，对芯片的柔性化、超低功耗和小型化提出了更高要求。存算一体芯片的高能效特性使其成为可穿戴设备的理想计算核心，但传统的硅基板芯片无法弯曲，限制了其在柔性电子中的应用。本文针对可穿戴设备的柔性化需求，设计了一种基于柔性聚酰亚胺基板的存算一体芯片，通过减薄硅衬底至50μm、采用柔性封装技术，实现了芯片在弯曲半径5mm下的正常工作，核心功耗低至0.5mW，支持心率监测、运动识别和关键词唤醒等典型可穿戴AI应用。
一、柔性存算一体芯片的动机
1.1 可穿戴设备的计算需求
可穿戴设备（智能手表、AR眼镜、智能服装等）对计算芯片提出了苛刻的要求：超低功耗——电池容量有限（通常小于500mAh），要求芯片功耗在毫瓦级别；小型化——设备体积受限，芯片面积需控制在10mm²以内；柔性化——部分可穿戴设备需要贴合人体曲面，要求芯片可弯曲。传统CMOS芯片在柔性化方面存在先天不足，需要专门的柔性封装技术。
1.2 存算一体在可穿戴场景中的优势
存算一体芯片的高能效比使其在可穿戴场景中具有独特优势：数据搬运能耗极低——可穿戴AI应用通常需要频繁处理传感器数据（如加速度计、心率传感器），数据搬运能耗占主导地位，存算一体架构可大幅降低这一能耗。待机功耗低——非易失性存储介质的存算一体芯片在待机状态下几乎不消耗能量，适合事件驱动的可穿戴应用。计算密度高——模拟计算阵列在单位面积内可提供较高的算力，满足可穿戴设备对小型化的需求。
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