中新網上海1月22日電(陳靜 狄權)芯片是現代電子技術的基石。縱觀過去芯片的發展歷程，普遍依賴硅基襯底所支撐的光刻制造技術。是不是有可能在柔軟、彈性的高分子纖維內實現高密度集成電路？

　　記者22日獲悉，復旦大學彭慧勝/陳培寧團隊通過5年攻關，研發出如絲線般纖細柔軟的“纖維芯片”。北京時間1月22日，這項成果發表于《自然》主刊(Nature)。

　　“纖維芯片”中，電子元件(如：晶體管)集成密度達10萬個/厘米，通過晶體管高效互連，可實現數字、模擬電路運算等功能。相比傳統芯片，“纖維芯片”有著優異的柔性，可耐受彎曲、拉伸、扭曲等復雜形變，甚至在經過水洗、高低溫、卡車碾壓后，仍能保持性能穩定。除了具備信息處理能力和優異柔性，陳培寧教授指出，“纖維芯片”還具有良好的穩定性。

　　據悉，研究團隊跳出“僅利用纖維表面”的思維定式，提出多層旋疊架構的設計思想，即：在纖維內部構建多層集成電路，形成螺旋式旋疊結構，從而最大化地利用纖維內部空間。按照目前實驗室級1微米的光刻精度預測，長度為1毫米的“纖維芯片”可集成1萬個晶體管，其信息處理能力可與一些植入式醫療芯片相當；若“纖維芯片”長度擴展至1米，其集成晶體管數量有望提升至百萬級別，這一集成數量接近一些經典計算機中央處理器的集成水平。

　　據了解，該研究團隊開發的制備方法，與目前芯片產業中的成熟光刻制造工藝有效兼容，通過研制原型裝置，設計標準化制備流程，初步實現了“纖維芯片”的可規模化制備。

　　“纖維芯片”有哪些用途？據悉，“纖維芯片”為纖維電子系統集成提供全新路徑，在腦機接口、電子織物、虛擬現實等領域展現獨特應用前景。據悉，研究團隊基于“纖維芯片”，在單根纖維上實現了供電、傳感、顯示、信號處理等功能的一體化集成，為纖維系統開辟了新的集成路徑。像普通纖維一樣的纖維系統，無需連接任何外部控制或供能模塊，即可自主運行。

　　在腦機接口領域，傳統腦機接口的電極普遍需要連接硬質的外部信號處理模塊。基于“纖維芯片”技術，有望在一根像頭發絲細的纖維內，集成“傳感-信號處理-刺激輸出”閉環功能系統。

　　電子織物被認為是可穿戴設備的終極發展形態，核心挑戰在于，如何實現全柔性的織物系統。基于“纖維芯片”，無需外接處理器，可直接編織構建柔軟、透氣的全柔性電子織物系統。例如，借助“纖維芯片”內置的有源驅動電路，可在織物中實現動態像素顯示。

　　在虛擬現實領域，目前觸覺接口設備也依賴塊狀硬質信號處理模塊，導致與皮膚柔性表面貼合度不足，難以實現精準細致的信號采集與輸出，在遠程醫療機器人手術等精細操作場景中局限性尤為突出。基于“纖維芯片”所構建的智能觸覺手套，兼具高柔性與透氣性，與普通織物無異，可集成高密度傳感與刺激陣列，精準模擬不同物體的力學觸感，適用于遠程手術組織硬度感知、虛擬道具交互等場景，有望大幅提升用戶與虛擬環境的交互體驗。

　　據悉，圍繞“纖維芯片”研究，團隊期望與來自不同學科的學者協同攻關，通過合成制備先進半導體材料，進一步提升器件集成密度，提升信息處理性能，滿足更復雜應用場景需求。(完)