在一根比头发丝还细的纤维里构建起高密度集成电路？这一斗胆设念念如今成为实践。

复旦大学纤维电子材料与器件扣问院、高分子科学系彭慧胜/陈培宁团队，在外洋上率先研制出“纤维芯片”，其信息管束才气与一些经典生意芯片特殊，且具有高度柔滑、符合拉伸歪曲等复杂形变、可编织等专有上风，有望为脑机接口、电子织物、造谣实践等改日产业提供关节支握。北京时期1月22日零时，这项突破传统硅基芯片范式的原创效果，发表于外洋巨擘学术期刊《当然》。

【柔性期间招呼“纤维芯片”】

纤维，是鞭策东谈主类细腻特等的关节材料。5000年前，蚕丝编织开启织物细腻；19世纪，金属纤维催生电气创新；20世纪60年代，石英纤维开辟光纤通讯期间。

最近几十年，纤维器件更所以发电、储能、露出等功能久了改造东谈主们的生涯神色。但遥远以来，纤维系统只可通过外接硬质芯片完毕信息管束，不仅电路衔尾复杂不妥贴，何况穿着无礼性差。

“东谈主体是软组织，改日的脑机接口等新兴领域需要适配柔滑的电子系统。”彭慧胜暗示。沿着这个标的，扣问团队跳出传统芯片硅基扣问范式，提议设念念：能不可把芯片“装”进柔滑纤细的纤维里？

看似“天马行空”的念念法，源自遥远深耕的底气。此前，扣问团队突破电子器件传统“三明治”结构范式，在外洋上率先提议“纤维器件”新观念，于今已创建30多种纤维器件，相干效果7次登上《当然》，部分时间转让给国内头部企业，率先建成发光纤维、纤维锂离子电板等产线，初步完毕在汽车、服装等领域的应用。

但要完毕纤维器件的更大边界化应用，必须攻克“芯片”这个中枢贵重。

【如同在头发丝里“雕花”】

把芯片作念进纤维里，难度如同在头发丝里“雕花”。

第一个难关，是空间截止。纤维诟谇面结构，且每厘米的名义积仅0.01-0.1平方厘米，要集成精深电子元件真的不可能。团队独辟门道，不局限于纤维名义，而是向里面空间要后劲，构建螺旋式多层电路，最大化诈欺纤维里面空间——按实验室1微米光刻精度推算，1毫米长的纤维当今可集成1万个晶体管，与一些生意医用植入芯片特殊；1米长纤维的晶体管集成量，可达到经典绸缪机中央管束器水平。

第二个难关，是光刻适配。传统芯片依赖硅晶圆的平整名义，而组成纤维基底的弹性高分子材料名义像“潦倒平地”，无法平直光刻。团队用等离子刻蚀时间将其名义粗俗度降至1纳米以下，达到生意光刻条款，迫害了“芯片只可刻在硅片上”的传统默契。

第三个难关，是妥贴性挑战。弹性高分子不耐光刻经过中溶剂侵蚀，电路层也扛不住纤维曲折、拉伸的应变。于是，团队在衬底上镀了一层综合团聚物膜——像给电路穿上了“坚毅盔甲”，让纤维芯片在复杂变形下仍能妥贴责任。

历时5年齐集攻关，再加上此前数年的探索积贮，团队最终完毕了每厘米10万个晶体管的集成密度。更关节的是，其制备工艺与现存纯熟光刻工艺灵验兼容，为边界化制造打下基础。

【“量身定制”的上风】

欧盟计谋陈述预估，智能纤维和织物领域改日巨匠阛阓边界将达万亿欧元级别。“咱们不是要取代硅基芯片，而是但愿能尝试一个新的旅途。”陈培宁暗示。

与传统芯片比拟，纤维芯片的上风号称“量身定制”。

它柔性极佳，能曲折、拉伸、歪曲，致使经得住十几吨卡车碾压，按工业圭臬水洗数十次后性能照旧妥贴，在100℃高温下也能平日责任。

它能完毕“一根纤维等于一个小型电子系统”，在单根纤维上就可集成供电、传感、露出、信号管束等功能，比如无需外接模块就能完成触控露出。

一根纤维等于一个小型电子系统

在脑机接口等关节领域，纤维芯片更展现出专有价值。当今的脑机接口时间中，神经电极精深需要衔尾硬质的外部信号管束模块。而纤维芯片凭借与脑组织特殊的柔滑特色，通过构建“检测-管束-反映”的闭环功能，有望完毕更高效的信号检测和及时侵略，为脑科学扣问和脑神经疾病会诊诊治提供新用具。

此外，无需外收受束器，基于纤维芯片就能编织柔滑、透气的电子织物，改日衣服可能变身“智能露出屏”，完毕动态像素露出；在辛勤医疗机器东谈主手术等场景中，纤维芯片还可制成智能触觉手套，精确模拟不同物体的力学触感，提高东谈主机交互体验。

纤维芯片可制成智能触觉手套

【交叉学科育出复合型东谈主才】

论文共同第一作家、博士扣问生王臻，本是高分子材料专科确立，刚斗争这一课题时对集成电路真的一无所知，“但空缺也意味着莫得框架截止，咱们不错斗胆念念象。”

另一位第一作家陈珂，领先念念着要连忙毕业，却在拆解贵重经过中发现了之前从未有过的乐趣。

值得一提的是，复旦大学的交叉学科泥土和浓厚氛围，让学生跳出单一专科的框架。2023年复旦开拓纤维电子材料与器件扣问院，灵验整合了化学、材料、信息、医学等多学科力量，搭建起“化学合成—器件构建—微纳集成—中老练证”全链条扣问平台。在这里，不同专科的师生不错充分互动相同，不经意间也许就擦出创新火花。