一根比頭發(fā)絲還細(xì)的纖維，竟能承載高密度集成電路并實現(xiàn)復(fù)雜信息處理？這一看似科幻的設(shè)想，如今被中國科研團(tuán)隊變?yōu)楝F(xiàn)實。

北京時間1月22日零時，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）刊發(fā)了復(fù)旦大學(xué)彭慧勝/陳培寧團(tuán)隊的原創(chuàng)成果——國際上首款可彎曲、可編織、能耐受復(fù)雜形變的"纖維芯片"。這項突破傳統(tǒng)硅基芯片平面范式的技術(shù)，不僅信息處理能力媲美經(jīng)典商業(yè)芯片，更有望為腦機(jī)接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實等未來產(chǎn)業(yè)打通核心技術(shù)瓶頸，引發(fā)全球科技界與產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。

據(jù)了解，復(fù)旦大學(xué)纖維電子材料與器件研究院、高分子科學(xué)系彭慧勝院士、陳培寧教授帶領(lǐng)團(tuán)隊，歷經(jīng)十余年深耕與五年集中攻關(guān)，終于攻克了"在柔性纖維中集成高密度集成電路"的世界性難題。傳統(tǒng)硅基芯片依賴平面硅晶圓載體，質(zhì)地堅硬、無法彎曲拉伸，難以適配可穿戴、植入式等新興應(yīng)用場景，而復(fù)旦團(tuán)隊跳出慣性思維，提出"多層旋疊架構(gòu)"設(shè)計理念，在直徑不足百微米（僅為頭發(fā)絲直徑的1/5-1/2）的彈性高分子纖維內(nèi)部，構(gòu)建起包含數(shù)萬晶體管的完整集成電路系統(tǒng)。

這款"纖維芯片"的核心優(yōu)勢的體現(xiàn)在三大維度。其一，性能達(dá)標(biāo)且集成度高，長度僅1毫米的纖維芯片，晶體管集成密度可達(dá)每厘米10萬個，信息處理能力與醫(yī)用植入式芯片等經(jīng)典商業(yè)芯片相當(dāng)，若將纖維長度延伸至1米，集成晶體管數(shù)量有望突破百萬級，接近傳統(tǒng)計算機(jī)CPU的集成水平。其二，形態(tài)柔性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)芯片，可耐受反復(fù)拉伸、扭曲、打結(jié)甚至卡車碾壓，仍能穩(wěn)定保持信號傳輸與信息處理功能，徹底解決了硬質(zhì)地芯片與柔性應(yīng)用場景的適配矛盾。其三，制備工藝兼容產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，團(tuán)隊開發(fā)的技術(shù)可與現(xiàn)有芯片光刻制造工藝高效兼容，通過研制原型裝置和標(biāo)準(zhǔn)化流程，已實現(xiàn)實驗室級規(guī)模化制備，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實基礎(chǔ)。

作為突破傳統(tǒng)芯片范式的原創(chuàng)成果，"纖維芯片"的問世將撬動多個未來產(chǎn)業(yè)的變革。在腦機(jī)接口領(lǐng)域，其直徑可低至50微米，模量與人體腦組織相當(dāng)，可集成"傳感-信號處理-刺激輸出"閉環(huán)系統(tǒng)，采集的神經(jīng)信號信噪比媲美商用設(shè)備，能大幅降低植入式腦機(jī)接口的免疫排斥風(fēng)險和組織損傷，為癲癇、帕金森等疾病的精準(zhǔn)治療及消費級腦機(jī)接口應(yīng)用打開新空間。

在電子織物領(lǐng)域，"纖維芯片"可直接與普通纖維編織融合，無需外接剛性處理器，就能打造出柔軟、透氣、可水洗的全柔性智能衣物。例如，集成該芯片的智能外套可實時監(jiān)測心率、體溫等生理數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸同步至終端設(shè)備，徹底改變當(dāng)前可穿戴設(shè)備"功能與舒適性矛盾"的現(xiàn)狀。而在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，基于纖維芯片的智能觸覺手套，能精準(zhǔn)模擬不同物體的力學(xué)觸感，可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程手術(shù)組織硬度感知、虛擬道具交互等高端場景。

彭慧勝院士在接受采訪時表示，團(tuán)隊早在10多年前就開始聚焦"纖維器件"研究，2021年曾成功研發(fā)"智能顯示布"并登上《自然》，此次"纖維芯片"的突破，實現(xiàn)了從"單一功能器件"到"多功能信息處理系統(tǒng)"的跨越。"纖維芯片不是要替代硅基芯片，而是在柔性應(yīng)用場景中拓展集成電路的物理邊疆，"陳培寧教授補(bǔ)充道，這項技術(shù)的核心價值，是讓電子設(shè)備從"塊狀、剛性"走向"絲狀、柔性"，最終實現(xiàn)"電子即織物、織物即系統(tǒng)"的未來形態(tài)。

業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，復(fù)旦團(tuán)隊的這項成果，標(biāo)志著中國在柔性電子、纖維電子領(lǐng)域已占據(jù)全球原創(chuàng)技術(shù)制高點。歐盟相關(guān)戰(zhàn)略報告曾預(yù)估，智能纖維和織物領(lǐng)域未來全球市場規(guī)模將達(dá)萬億歐元級別，而"纖維芯片"正是開啟這一藍(lán)海市場的核心鑰匙。其不僅將推動柔性電子材料、專用制造設(shè)備等上游產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，更將帶動腦機(jī)接口、智能穿戴、虛擬現(xiàn)實等下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)升級與場景落地。

目前，已有多家科技企業(yè)、醫(yī)療設(shè)備廠商與復(fù)旦團(tuán)隊對接，探討技術(shù)轉(zhuǎn)化與合作事宜。隨著后續(xù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，"纖維芯片"有望逐步走進(jìn)日常生活，從醫(yī)療健康、運動健身到智能穿戴、人機(jī)交互，為人們的生活方式帶來革命性改變，同時為中國未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁的科技動能。

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