來源：復旦大學公眾號、快科技、EETOP整理

1月22日消息，據(jù)復旦大學公眾號介紹，今天凌晨，國際頂級學術期刊《自然》主刊發(fā)表了復旦大學彭慧勝/陳培寧團隊的最新研究成果《基于多層旋疊架構(gòu)的纖維集成電路》，團隊成功在柔軟的高分子纖維內(nèi)制造出大規(guī)模集成電路，創(chuàng)造出世界首款“纖維芯片”。

有望為腦機接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實等新興產(chǎn)業(yè)提供強有力的技術支撐。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)芯片的光刻工藝普遍依賴平整的硅晶圓襯底，而纖維不僅具有曲面結(jié)構(gòu)，表面積極小，用于制備纖維器件的彈性高分子基底，也很難耐受光刻過程中的各類極性溶劑。

同時還要保證在拉伸、扭轉(zhuǎn)等變形中保持電路穩(wěn)定。

柔軟的“纖維芯片”在手指上打結(jié)照片

復旦團隊跳出僅利用纖維表面的慣性思維，提出多層旋疊架構(gòu)的設計思路，即在纖維內(nèi)部構(gòu)建多層集成電路，形成螺旋式旋疊結(jié)構(gòu)，從而最大化地利用纖維內(nèi)部空間。

“纖維芯片”概念圖

經(jīng)過近五年時間，團隊先后攻克了高分子表面平整化、耐溶劑侵蝕、形變下電路穩(wěn)定等多個技術難題，最終成功制備出具有信息處理功能的“纖維芯片”。

“纖維芯片”顯示多層旋疊架構(gòu)的三維重構(gòu)熒光標記照片

該“纖維芯片”不僅保持了纖維柔軟、可編織的本征特性，更實現(xiàn)了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連，光刻精度達到了實驗室級光刻機最高水平。

“纖維芯片”及其內(nèi)部局部電路光學照片

這意味著，基于“纖維芯片”，未來可將發(fā)光、傳感等模塊直接集成在一根纖維上，形成無需外接設備的全閉環(huán)系統(tǒng)，甚至實現(xiàn)自供能。

10w個晶體管每cm光鏡圖

據(jù)了解，該“纖維芯片”可承受1毫米半徑彎曲、20%拉伸形變，水洗，甚至被卡車碾壓后性能依然穩(wěn)定。

“纖維芯片”在卡車碾壓時保持性能穩(wěn)定

通過晶體管與電容、電阻等電子元件高效互連，“纖維芯片”可實現(xiàn)數(shù)字、模擬電路運算等功能，集成有機電化學晶體管后，還可完成神經(jīng)計算任務。

實驗推算顯示，按照目前實驗室級1微米的光刻加工精度，長度為1毫米的“纖維芯片”可集成數(shù)萬個晶體管，其信息處理能力可與一些醫(yī)療植入式芯片相當。

若“纖維芯片”長度擴展至1米，其集成晶體管數(shù)量有望提升至百萬級別，達到與經(jīng)典計算機中央處理器相當?shù)募伤健?/p>

在腦機接口領域，“纖維芯片”有望破解傳統(tǒng)設備瓶頸，為腦科學研究和腦神經(jīng)疾病治療提供新的工具。

在電子織物方面，該芯片能讓普通衣物變身“交互屏”，意味著人們今后或許無需掏出手機，袖口就能顯示導航；運動時，衣服可實時顯示生理健康數(shù)據(jù)、甚至播放視頻。

在虛擬現(xiàn)實領域，醫(yī)生可以戴著基于“纖維芯片”打造的智能觸覺手套進行遠程手術，可以清晰感知臟器硬度。

在虛擬現(xiàn)實領域的應用示意圖和概念原型照片

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