據(jù)科技日?qǐng)?bào)1月22日消息，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士與陳培寧研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》（Nature）主刊發(fā)表了最新研究成果——全球首款可在纖維內(nèi)部構(gòu)建大規(guī)模集成電路的“纖維芯片”。

▲柔軟的“纖維芯片”在手指上打結(jié)。圖源@第一財(cái)經(jīng)

這項(xiàng)研究成功攻克了智能設(shè)備“柔性化”的核心瓶頸，即傳統(tǒng)硅基芯片的硬質(zhì)物理形態(tài)，為腦機(jī)接口、智能織物等新興領(lǐng)域提供了全新的技術(shù)路徑。

研究團(tuán)隊(duì)跳出傳統(tǒng)“僅利用纖維表面”的思維定式，創(chuàng)新性提出“多層旋疊架構(gòu)”。該設(shè)計(jì)靈感類似于“卷壽司”，通過(guò)在纖維內(nèi)部構(gòu)建螺旋式多層集成電路，最大化利用了纖維內(nèi)部空間，實(shí)現(xiàn)了在一維受限尺寸內(nèi)的高密度集成。

“纖維芯片”虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用示意圖和實(shí)物圖。圖源復(fù)旦大學(xué)

這使得“纖維芯片”在保持高度柔軟、可編織本征特性的同時(shí)，具備了強(qiáng)大的信息處理能力，其電子元件（如晶體管）集成密度高達(dá)10萬(wàn)個(gè)/厘米，媲美計(jì)算機(jī)中央處理器的水平。

圖為成卷的“纖維芯片”。圖源復(fù)旦大學(xué)

制備工藝是另一大核心突破。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)五年，攻克了在“軟泥地蓋高樓”般的難題，發(fā)展出與現(xiàn)有成熟光刻工藝有效兼容的制備路線。他們采用等離子刻蝕技術(shù)將高分子纖維表面粗糙度降至1納米以下，并為其披上聚對(duì)二甲苯“柔性鎧甲”，確保了電路在復(fù)雜形變下的穩(wěn)定性。測(cè)試表明，“纖維芯片”可耐受彎曲、拉伸、扭曲，甚至經(jīng)過(guò)水洗、高低溫環(huán)境及卡車碾壓后，性能依然穩(wěn)定。

“纖維芯片”概念圖

這項(xiàng)成果并非取代傳統(tǒng)芯片，而是開(kāi)辟了全新的應(yīng)用路徑?；凇耙桓w維就是一個(gè)微型電子系統(tǒng)”的理念，它成功將供電、傳感、顯示、信號(hào)處理等多功能集成于單根纖維之內(nèi)。

這為腦機(jī)接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了革命性想象。未來(lái)，衣物可能變身智能顯示屏，腦機(jī)接口植入物可極致微型化，遠(yuǎn)程手術(shù)手套能提供精準(zhǔn)觸覺(jué)反饋。