日前，复旦大学彭慧胜、陈培宁团队纤维电子领域取得新进展，成功研制出具备大规模集成电路功能的“纤维芯片”。此成果以《基于多层旋叠架构的纤维集成电路》为题，于北京时间1月22日凌晨发表于国际学术期刊《自然》主刊，显示我国在柔性电子芯片研究上达到国际先进水平。纤维电子是近年全球科技创新的热点方向。过去数十年，科研人员已让纤维器件具备发电、储能、显示、感知等多种功能，并可被编织成柔软、透气的智能终端。这类器件有望带来更贴近“以人为中心”的人机交互形态，在信息、能源、医疗等领域拓展应用空间，甚至带动电子织物等新兴产业的发展。然而，长期以来纤维系统仍依赖外接硬质块状芯片，与纤维柔软、可适应复杂形变的需求不匹配，成为制约发展的关键瓶颈。复旦团队在长期研究中认为，纤维器件要走向更广泛应用，需要把不同功能的纤维器件集成在一起，形成具备信息交互能力的纤维电子系统。基于此，团队提出设想：能否在柔软、弹性的高分子纤维内部直接实现高密度集成电路？经过五年的系统攻关，团队形成了可行方案。在技术实现上，团队采取了多项关键策略。首先，为解决弹性高分子表面不平整带来的制造难题，研究人员采用等离子刻蚀对表面进行平整化处理，将粗糙度降至1纳米以下，使其满足商业光刻要求；目前光刻精度达到实验室级光刻机的较高水平。其次，团队在弹性衬底上引入致密的聚对二甲苯纳米膜层。该膜层可抵御光刻过程中溶剂的影响，同时与弹性高分子衬底形成交替的“硬-软模量异质结构”，在纤维复杂形变时显著降低电路层应变，保持电路结构与功能稳定，从而提升“纤维芯片”的服役稳定性。不容忽视的是，团队建立的制备方法可与现有芯片产业成熟的光刻工艺有效兼容。通过研制原型装置并设计标准化流程，团队初步实现“纤维芯片”的规模制备，为后续产业化应用奠定基础。复旦团队在纤维电子领域已有长期积累。团队率先提出“纤维器件”概念，并已开发出具备发电、储能、发光、显示、生物传感等功能的30多种新型纤维器件，获得国内外发明专利授权120余项，部分成果已进入初步产业应用阶段。近年来，美国、欧洲、日本等国家和地区也相继布局，将纤维电子纳入国家级创新领域，反映出其发展潜力与战略价值。“纤维芯片”的问世意义重大。在信息处理能力相当的前提下，相比传统商业芯片，“纤维芯片”更柔软，可适应拉伸、扭曲等复杂形变，并具备可编织等特点。这些优势有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等新兴方向提供关键支撑，推动柔性电子应用深入拓展。
“纤维芯片”的诞生不仅标志着我国在柔性电子领域取得重要进展，也预示信息技术可能从“硬”向“软”加速演进。该原创成果表明了我国科研团队的持续创新能力，并为涉及的技术的工程化与应用拓展提供了新的路径。随着工艺完善与产业化推进，“纤维芯片”有望更拓展电子产品的形态与功能，推动未来智能终端与应用场景的变革。