“纤维芯片”问世！复旦最新科研成果登《自然》主刊

过去几十年，纤维器件相继被赋予发电、储能、显示、感知等功能，但长期以来，纤维系统一直依赖连接硬质块状芯片，这与其柔软、可适应复杂变形等应用要求存在根本矛盾，成为整个领域面临的一个重要挑战。

复旦大学彭慧胜/陈培宁团队突破传统芯片集成电路硅基研究范式，率先通过设计多层旋叠架构，在弹性高分子纤维内实现了大规模集成电路（简称“纤维芯片”），“纤维芯片”不仅具有良好的信息处理能力，还具备高度柔软、适应拉伸扭曲等复杂形变、可编织等独特优势，有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等新兴产业变革发展提供有力支撑。

上述成果于北京时间1月22日凌晨以《基于多层旋叠架构的纤维集成电路》）为题发表于《自然》主刊（Nature）。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、上海市科委等项目支持。复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系、先进材料实验室教授彭慧胜、陈培宁为本论文通讯作者，博士研究生王臻、陈珂和博士后施翔为共同第一作者。

纤维器件引起了国内外学术界和工业界的广泛关注，已成为一个多学科交叉新领域，有望推动信息、能源、医疗等多个领域变革发展。复旦团队率先提出“纤维器件”概念，通过长期攻关，已创建出具有发电、储能、发光、显示、生物传感等功能的30多种新型纤维器件，部分成果在国际上率先实现产业应用。近年来，很多国家或地区也都跟进布局，将其列为国家级创新领域。

复旦团队提出“纤维芯片”新概念，通过5年攻关，探索出了系统解决方案，发展出可在弹性高分子上直接进行光刻高密度集成电路的制备路线。值得一提的是，团队所发展的制备方法，与目前芯片产业中的成熟光刻制造工艺高效兼容，通过研制原型装置，设计标准化制备流程，初步实现了“纤维芯片”的可规模化制备。

（成卷“纤维芯片”和局部细节照片）

所制备的“纤维芯片”中，电子元件（如晶体管）集成密度达10万个/厘米，将晶体管与电容、电阻等元件的高效互连，可实现数字、模拟电路运算等功能，如异或门、与非门、或非门等基础逻辑门电路，锁存器等时序逻辑电路，以及与一些医疗植入芯片相当的电脉冲调制功能。

相比于传统芯片，“纤维芯片”还具有优异的柔性，可耐受弯曲、拉伸、扭曲等复杂形变，如承受拉伸、扭曲等变形，甚至在经过水洗、高低温、卡车碾压后，仍能保持性能稳定。“纤维芯片”为纤维电子系统集成提供新路径，在脑机接口、电子织物、虚拟现实等领域展现独特应用前景。

（柔软的“纤维芯片”在手指上打结照片）

（“纤维芯片”在卡车碾压时保持性能稳定）

据悉，这项工作涉及材料合成制备、电子器件构建、电路设计集成和生物应用等，需要化学、信息、电子、医学等不同学科研究手段。未来，围绕“纤维芯片”研究，团队期望继续与来自不同学科的学者一起协同攻关，通过合成制备先进半导体材料，提高器件集成密度，提升信息处理性能，以满足更复杂应用场景需求。在规模化制备和应用方面，团队已建立了自主知识产权体系，期待与产业界加强合作，推动实现更广领域高质量应用，为我国集成电路产业自立自强贡献力量。