1月22日，国际权威学术期刊《自然》发表了一项来自中国研究团队的原创技术突破。研究人员突破传统硅基芯片范式，在一根比头发丝更细的纤维里构建起高密度集成电路，研制出“纤维芯片”。这项研究成果来自聚合物分子工程全国重点实验室、复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系和先进材料实验室的彭慧胜、陈培宁团队。
“纤维芯片”的信息处理能力与一些经典商业芯片相当，且具有高度柔软、适应拉伸扭曲等复杂形变以及可编织的独特优势，有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等未来产业提供关键支撑。此前，该团队已提出“纤维器件”新概念，并创建了30多种纤维器件，相关成果多次登上《自然》，部分技术已转让给国内头部企业，初步实现在汽车、服装等领域的应用。
为了实现纤维器件的大规模应用，必须攻克“芯片”的核心技术壁垒，包括空间限制、光刻适配以及稳定性挑战。为此，研究人员另辟蹊径，参考了“卷寿司”的想法，不局限于纤维表面，构建了螺旋式多层电路，极大提升了空间利用率。按实验室1微米光刻精度推算，1毫米长的纤维目前可集成1万个晶体管，与一些商业医用植入芯片相当；1米长纤维的晶体管集成量可达到经典计算机中央处理器水平。经过多年攻关，团队最终实现了每厘米10万个晶体管的集成密度。
其制备工艺与现有成熟光刻工艺有效兼容，为规模化制造打下基础。团队使用等离子刻蚀技术将其表面粗糙度降至1纳米以下，达到商业光刻要求，打破了“芯片只能刻在硅片上”的传统认知。这种新的研究思路可能为芯片产业提供一种新的借鉴，开辟新的发展方向。
“纤维芯片”并非为了取代传统硅基芯片，而是开辟了全新的应用路径，其优势在于极佳的柔韧性与集成度。这种新型芯片材料柔性极佳，能弯曲、拉伸、扭曲，甚至经得住十几吨卡车碾压，按工业标准水洗数十次后性能依然稳定，在100摄氏度高温下也能正常工作。基于“一根纤维就是一个微型电子系统”的设计理念，在单根纤维上就可集成供电、传感、显示、信号处理等功能。这意味着无需外接处理器，基于纤维芯片就能编织柔软、透气的电子织物。这为将来的商业化应用提供了极大的想象空间——比如未来的衣服可能变身“智能显示屏”，实现动态像素显示；在远程医疗机器人手术等场景中，纤维芯片还可制成智能触觉手套，精准模拟不同物体的力学触感，提升人机交互体验。
利用这种全柔性的纤维智能交互手套，可以在远程手术操作时让医生的手触觉更加灵敏，不会受到硬质模块的干扰。未来脑机接口植入后，也不需要任何外部设备，可以自主实现数据的收集、运算以及分析，最终和大脑形成闭环。这一芯片材料领域的突破也让医疗器械开发者为之惊喜，认为纤维芯片未来有望改变植入医疗器械的规则，把电路和信号传输集成到一个纤维材料上，极致压缩体积，适合生物体内器械植入。
