復(fù)旦大學(xué)彭慧勝、陳培寧團(tuán)隊(duì)在芯片領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出具有創(chuàng)新性的“纖維芯片”，相關(guān)研究成果以《基于多層旋疊架構(gòu)的纖維集成電路》為題，在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》（Nature）上發(fā)表。這一突破顛覆了傳統(tǒng)芯片以硅基為主導(dǎo)的研究范式，為多個(gè)前沿科技領(lǐng)域的發(fā)展開(kāi)辟了新的可能性。

“纖維芯片”不僅保留了纖維材料柔軟、可編織的特性，還實(shí)現(xiàn)了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連。其光刻精度達(dá)到實(shí)驗(yàn)室級(jí)光刻機(jī)的最高水平，為未來(lái)電子設(shè)備的集成化、柔性化提供了全新思路。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，長(zhǎng)度為1毫米的“纖維芯片”在實(shí)驗(yàn)室級(jí)1微米的光刻加工精度下，可集成數(shù)萬(wàn)個(gè)晶體管，信息處理能力與部分醫(yī)療植入式芯片相當(dāng)。若長(zhǎng)度擴(kuò)展至1米，其晶體管集成數(shù)量有望突破百萬(wàn)級(jí)別，達(dá)到經(jīng)典計(jì)算機(jī)中央處理器的集成水平。

該成果的背后，離不開(kāi)國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、上海市科委等項(xiàng)目的支持。復(fù)旦大學(xué)纖維電子材料與器件研究院、高分子科學(xué)系、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、聚合物分子工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員通力合作，彭慧勝、陳培寧教授為論文通訊作者，博士研究生王臻、陳珂和博士后施翔為共同第一作者。

“纖維芯片”的潛在應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，尤其在腦機(jī)接口、電子織物和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。在腦機(jī)接口領(lǐng)域，傳統(tǒng)設(shè)備因機(jī)械模量失配問(wèn)題難以長(zhǎng)期植入，而“纖維芯片”通過(guò)軟硬結(jié)合的力學(xué)結(jié)構(gòu)，顯著降低了彎曲剛度，生物相容性?xún)?yōu)異。初步實(shí)驗(yàn)表明，基于“纖維芯片”的神經(jīng)探針可在直徑50微米的超細(xì)纖維上集成高密度傳感—刺激電極陣列與信號(hào)預(yù)處理電路，采集的神經(jīng)信號(hào)信噪比達(dá)7.5dB，與商用設(shè)備持平。這一突破有望為腦科學(xué)研究和神經(jīng)疾病治療提供新型工具。

中國(guó)科學(xué)院副研究員、明視腦機(jī)創(chuàng)始人劉冰評(píng)價(jià)稱(chēng)，這項(xiàng)研究通過(guò)構(gòu)建模量異質(zhì)結(jié)構(gòu)的纖維集成電路，為腦機(jī)接口行業(yè)提供了顛覆性方案。其核心在于利用高生物相容性的PDMS（聚二甲基硅氧烷）和Parylene（聚對(duì)二甲苯）形成軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)，不僅解決了機(jī)械適配問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)了每厘米10萬(wàn)個(gè)晶體管的高密度集成。盡管有機(jī)半導(dǎo)體的電子遷移率不及硅基材料，但這種將傳感、供能與計(jì)算集于單根纖維的形態(tài)，為解決長(zhǎng)期植入損傷和信號(hào)噪聲提供了理想路徑。

在電子織物領(lǐng)域，“纖維芯片”可使普通衣物變身“交互屏”。研究團(tuán)隊(duì)成員陳珂介紹，借助其有源驅(qū)動(dòng)電路，單根纖維可集成高密度像素點(diǎn)陣列。未來(lái)，人們或許無(wú)需依賴(lài)手機(jī)，袖口即可顯示導(dǎo)航信息；運(yùn)動(dòng)時(shí)，衣物可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生理數(shù)據(jù)甚至播放視頻。這一特性將徹底改變可穿戴設(shè)備的形態(tài)與功能。

虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域同樣受益匪淺。傳統(tǒng)觸覺(jué)交互手套因依賴(lài)硬質(zhì)傳感器，難以貼合皮膚，在遠(yuǎn)程手術(shù)等精細(xì)操作中存在局限。而基于“纖維芯片”的智能觸覺(jué)手套兼具柔性與透氣性，可集成高密度傳感與刺激陣列，精準(zhǔn)模擬不同物體的力學(xué)觸感。王臻舉例稱(chēng)，醫(yī)生佩戴此類(lèi)手套進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)時(shí)，能清晰感知臟器硬度；游戲玩家則可逼真觸摸虛擬道具，仿佛擁有“第二皮膚”。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正致力于通過(guò)跨學(xué)科協(xié)作與產(chǎn)業(yè)合作，優(yōu)化材料與工藝，提升芯片良率和集成度。他們希望推動(dòng)“纖維芯片”在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量應(yīng)用，為柔性電子技術(shù)的普及奠定基礎(chǔ)。