热点丨复旦成功研发“纤维芯片”，以“根”为单位的新技术支持

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前言：

当你穿着的T恤能实时显示健康数据、播放视频，戴着的手套能精准模拟虚拟物体的触感，植入大脑的探针像发丝般柔软却能高效处理神经信号。曾经只存在于科幻电影中的场景，正被复旦大学一支跨学科团队的研究成果推向现实。

作者| 方文三

图片来源 |网 络

为什么我们需要[柔软的芯片]？

从5000年前的蚕丝编织，到19世纪的金属纤维电气革命，再到20世纪的光纤通信，纤维材料的每一次迭代都深刻改变着世界。

过去，纤维电子系统的集成普遍依赖外接硬质芯片电路，这种模式不仅导致电路连接复杂且不稳定，更与纤维本身柔软、透气、轻量化、穿戴舒适的核心特性形成根本矛盾。

人体是软组织，未来的脑机接口、可穿戴设备等新兴领域，迫切需要适配柔软形态的电子系统。

传统硅基芯片依赖平整的硅晶圆衬底和光刻技术，根本无法满足纤维器件的一维结构和柔性需求。

近日，国际顶级学术期刊《Nature》主刊发表了复旦大学彭慧胜、陈培宁团队的重磅成果，他们突破传统硅基芯片研究范式，在弹性高分子纤维内构建出大规模集成电路，成功研发出[纤维芯片]。

这枚以[根]为单位的神奇芯片，不仅信息处理能力比肩经典商业芯片，更兼具高度柔软、可拉伸扭曲、可编织的独特优势，为脑机接口、电子织物、虚拟现实等新兴产业开辟了全新路径。

在[软泥地]上盖起[折叠高楼]

把芯片做进比头发丝还细的纤维里，难度不亚于在[软泥地]上盖高楼，既要保证电路的高密度集成，又要让整个结构经得起拉伸、弯曲、水洗的考验。

团队最终通过三大核心创新，攻克了这一世界级难题。

①多层旋叠架构：像[卷寿司]一样利用空间

芯片的信息处理能力，依赖于晶体管、电容、电阻等微型电子元件的高度集成。而纤维的曲面结构和有限表面积，成为高密度集成的最大障碍。

团队跳出[仅利用纤维表面]的惯性思维，创造性地提出[多层旋叠架构]设计。

[这就像把一张画满精密电路的平面图纸，螺旋式地嵌入一根细线中。]论文共同第一作者、博士生王臻的比喻十分形象。

团队借鉴[卷寿司]的思路，先在弹性高分子薄膜上完成高精度微纳加工，再将其卷成纤维形态，形成多层螺旋结构。

这种设计最大化利用了纤维内部空间，让一维受限的纤维实现了高密度集成。

按照实验室级1微米的光刻精度推算，长度仅1毫米的[纤维芯片]可集成数万个晶体管，信息处理能力与医疗植入式芯片相当。

若将长度扩展至1米，晶体管集成量有望突破百万级别，达到经典计算机中央处理器的水平，这一突破彻底解决了纤维与芯片集成的空间矛盾。

②技术攻关：让[软基底]适配光刻工艺

传统芯片光刻依赖平整稳定的硅晶圆，而弹性高分子纤维面临表面粗糙、易被溶剂侵蚀、电路不耐形变的难题，团队针对性地研发了兼容现有光刻工艺的制备路线。

针对弹性高分子表面几十纳米的粗糙度，团队采用等离子刻蚀技术，将其打磨至1纳米以下，达到商业光刻对衬底平整度的严苛要求，为电路制造打下平整[地基]。

在弹性衬底表面沉积一层致密的聚对二甲苯纳米膜层，这层[柔性铠甲]不仅能抵御光刻过程中极性溶剂的侵蚀，还能与弹性基底形成[硬-软模量异质结构]，缓冲形变带来的应力，避免电路脆裂。

通过研制原型装置和标准制备流程，实现了实验室级的规模化制备，且整个工艺可与现有芯片制造体系有效兼容，为成果落地奠定了基础。

③极致性能：柔软与坚韧兼得

测试数据显示，纤维芯片能承受1毫米半径的弯曲、30%的拉伸形变、180°/厘米的扭转，即使被15.6吨的集装箱卡车碾压、经过上百次工业标准水洗，或在100℃高温环境下，电路结构和性能依然稳定。

与此同时，它实现了电阻、电容、二极管、晶体管等电子元件的高精度互连，光刻精度达到实验室级光刻机的最高水平，可完成异或门、与非门等基础逻辑运算，集成有机电化学晶体管后还能实现神经计算任务。

应用场景中重构未来人机交互

[我们并不是要取代现有的硅基芯片，而是希望面向新兴领域，提供一条全新的技术路径。]论文通讯作者陈培宁教授强调。

纤维芯片的独特优势，正在脑机接口、电子织物、虚拟现实三大领域展现出颠覆性潜力。

①脑机接口：50微米纤维实现[神经对话]

传统脑机接口的神经探针的植入，往往需要连接体外庞大的硬质信号处理设备，不仅佩戴不便，还存在生物相容性风险，而纤维芯片让探针实现了柔性化+集成化的突破。

团队初步验证，在直径仅50微米（约为头发丝直径的一半）的超细纤维上，可同时集成1024通道/厘米的高密度传感-刺激电极阵列与信号预处理电路。

这根纤维的柔性与脑组织高度匹配，生物相容性良好，采集的神经信号信噪比达到7.5dB，与商用外部预处理设备相当。

这根纤维可在体内实现[传感-信号处理-刺激输出]的闭环功能，无需外接设备就能完成神经信号的采集、处理与反馈，为脑科学研究和帕金森病、癫痫等脑神经疾病的诊断治疗提供了全新工具。

②电子织物：让衣服变身[智能交互屏]

电子织物被认为是可穿戴设备的终极形态，其核心挑战在于实现[全柔性]系统。

纤维芯片的出现让这一目标成为可能，无需外接处理器，直接编织就能构建柔软、透气的全柔性电子织物。

借助纤维芯片内置的有源驱动电路，单根纤维可集成高密度像素点阵列，让织物具备信息处理和动态显示能力。

未来这样的纤维织成的衣物将彻底颠覆我们的生活，出行时袖口可实时显示导航地图，无需掏出手机；运动时衣服能实时监测心率、血氧等生理数据并直观呈现。

正如论文共同第一作者陈珂所说：[过去的织物显示只能实现简单图案，而纤维芯片让织物从被动显示的幕布，进化成了能主动计算、交互的智能设备。]

③虚拟现实：[第二皮肤]带来极致触感

纤维芯片构建的智能触觉手套，它兼具全柔性与透气性，与普通棉布手套无异，却能集成高密度传感与刺激阵列，精准模拟不同物体的硬度、纹理等力学特性。

医生戴着它做远程手术，能清晰感知脏器硬度，提升操作精准度；游戏玩家佩戴时，能逼真触摸虚拟道具，获得沉浸式体验。

工业场景中，操作人员可通过手套[触摸]远程设备的运行状态，实现安全高效的远程操控。

目前，团队已与复旦大学附属中山医院合作，探索将纤维芯片技术应用到心血管介入器械中，有望辅助医生更精准地完成微创手术。

从[纤维芯片]到[电子织物终端]

尽管取得了重大突破，但团队清醒地认识到，纤维芯片的发展仍有广阔空间。

[未来，我们需要通过合成先进半导体材料，进一步提升器件集成密度和信息处理性能，满足更复杂的应用场景需求。]彭慧胜介绍。

在技术层面，团队将持续优化材料与工艺，提升芯片良率和集成度，探索与二维材料的结合，让纤维芯片在保持柔性的同时，具备更强大的功能。

在应用层面，将深化与医疗、汽车、消费电子等领域的产业合作，推动脑机接口、心血管介入器械、智能穿戴等产品的落地。

在学科层面，将继续加强跨学科协作，吸引更多化学、物理、电子、医学等领域的优秀人才，共同引领纤维电子领域的发展。

陈培宁团队的愿景是：[长远来看，我们希望有一天，基于纤维芯片的电子织物，能像手机、电脑一样进行高效的信息交互。]

结尾：

纤维芯片距离大规模产业化仍有距离，工艺一致性、可靠性、系统集成仍是难题，

它不可能短期内替代主流芯片体系。

但它的重要性不在于“马上能卖多少”，而在于它为计算与芯片，提供了一条全新的想象空间。

当全球芯片产业被先进制程、算力竞赛和地缘政治深度绑定时，纤维芯片提醒我们：芯片的未来，并不只存在于更小的晶体管里。有时候，真正的突破，来自于换个单位、换种形态、换套世界观。

部分资料参考：第一财经：《中国科学家全球首创“纤维芯片”》，中国电子报：《突破硅基芯片范式，我国成功制备“纤维芯片”》，财经下午茶：《从沪上出发：“纤维芯片”如何编织三大未来产业？》，复旦大学：《复旦2026开年顶刊，“纤维芯片”问世！》

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