柔性电子的发展为可穿戴设备、生物医疗技术、可卷曲显示屏和物联网等领域带来广泛应用前景,对柔性电子产品的研究逐渐成为一大热点。纯柔性材料电子器件受到自身物理特性的影响,难以满足电路性能需求。柔性电子系统的出现将柔性衬底与刚性器件相结合,既能满足可延展力学性能,又能满足柔性电子产品电学性能。柔性电子系统采用岛桥结构将片上系统转印在柔性基板,形成的聚合物系统通过“软硬结合”的方式实现完整的电路功能。随着多核时代来临,越来越多的器件被集成在片上系统,保证岛桥结构多核间通信效率是复杂柔性电子系统急需解决的首要问题。片上网络技术的出现解决了片上系统内不同器件间的通信问题,为多处理器系统提供了通信保障。将片上网络通信技术运用在聚合物系统时,能实现大规模复杂的柔性电子系统,对研究多功能器件集成的柔性芯片具有重要意义。本文以评估片上网络技术代替片上系统运用在聚合物系统为背景,以研究复杂柔性电子系统的通信性能为目标,针对基于片上网络的柔性电子系统平台,研究其物理结构模型、力学性能特性、互连导线的电学性能特性和柔性电子系统的性能。本文的主要研究内容及成果如下:(1)柔性电子系统结构设计和力学性能研究。建立基于片上网络结构的柔性电子系统有限元模型,根据力学原理对柔性岛桥基体和柔性蛇形导线进行力学性能分析和物理结构设计,得到不同网络规模柔性片上网络系统力学形变模型。在满足基体和导线均匀受力的控制变量基础上,对各柔性电子系统进行拉伸、压缩、弯折载荷作用应力分析。仿真结果表明,设计的柔性片上网络系统结构最大拉伸位移量为30%,最大压缩位移量为20%。柔性电子系统形变使得蛇形导线的应力增大,不同网络规模蛇形导线的最大应力值先减小后增大,在4×4基体结构取得极小值,则该模型为基于片上网络的柔性电子系统最优力学结构。(2)柔性互连导线的寄生参数提取和时域分析。导出基于片上网络的柔性电子系统最优力学结构的导线模型,对不同基体位移量作用下蛇形导线的电阻、电容、电感等参数进行提取。分析信号频率和基体位移量变化等因素对蛇形导线寄生参数的影响,研究多根蛇形导线间的耦合电容、互感与基体位移量变化、导线间距的关系。根据等效电路延时模型建立柔性互连导线延时模型,在时域中分析耦合作用引起的蛇形导线延时参数变化。结果表明,相比于未形变的蛇形导线,基体拉伸最大位移量使得导线延时增加了16.4%,基体压缩最大位移量使得导线延时减少了11.41%。(3)基于片上网络的柔性电子系统功能验证和通信性能分析。根据片上网络系统结构的研究,设计4×4 Mesh结构片上网络的路由节点,完成对路由器和路由网络的功能验证,分析片上网络面积和延时等性能。将蛇形导线的延时增加到基于片上网络的柔性电子系统,计算链路的通信带宽,与直导线4×4 Mesh结构片上网络的通信带宽相比,柔性岛桥结构设计使得通信带宽减小了3.81%,基体最大位移量形变使得柔性电子系统的通信带宽减小了5.46%。