在集成電路領(lǐng)域，一項具有開創(chuàng)性的研究成果引發(fā)全球關(guān)注。復旦大學彭慧勝教授與陳培寧研究員團隊成功研制出全球首款“纖維芯片”，相關(guān)成果發(fā)表于國際頂級學術(shù)期刊《自然》主刊。這一成果突破了傳統(tǒng)集成電路的局限，為柔性電子系統(tǒng)的發(fā)展開辟了全新道路。

傳統(tǒng)集成電路以平整的硅晶圓為襯底，而纖維材料具有曲面結(jié)構(gòu)且表面積有限，同時其采用的彈性高分子難以承受光刻工藝中的極性溶劑。在拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等復雜形變下維持電路穩(wěn)定性，也是長期困擾柔性電子系統(tǒng)集成化發(fā)展的難題。針對這些挑戰(zhàn)，復旦團隊創(chuàng)新性地提出“多層旋疊架構(gòu)”，摒棄了僅利用纖維表面的傳統(tǒng)思路，轉(zhuǎn)而在纖維內(nèi)部構(gòu)建螺旋式堆疊的多層電路，充分挖掘其內(nèi)部空間潛力，實現(xiàn)了晶體管、電阻、電容等元件的高密度互連。

為攻克技術(shù)瓶頸，團隊歷經(jīng)近五年努力。首先，采用等離子刻蝕技術(shù)將高分子表面粗糙度降至1納米以下，滿足了光刻精度要求；其次，在基底上沉積致密聚對二甲苯膜層，有效抵御了溶劑侵蝕；最后，通過“硬 - 軟模量異質(zhì)結(jié)構(gòu)”設(shè)計，顯著緩解了形變引起的應變集中，確保電路在動態(tài)使用中穩(wěn)定運行。目前，“纖維芯片”的晶體管集成密度已達10萬個/厘米，光刻精度達到實驗室級設(shè)備上限。

實測結(jié)果顯示，“纖維芯片”性能卓越。它可承受1毫米半徑彎曲、20%拉伸形變，即便反復水洗甚至被卡車碾壓，性能也無明顯衰減。在功能方面，它不僅能執(zhí)行基礎(chǔ)數(shù)字與模擬運算，還可集成有機電化學晶體管以支持神經(jīng)形態(tài)計算。按照當前1微米工藝推算，1毫米長的纖維可集成約1萬個晶體管，信息處理能力與部分醫(yī)用植入芯片相當；若延伸至1米長度，晶體管數(shù)量有望突破百萬級，接近經(jīng)典CPU水平。

“纖維芯片”的應用前景十分廣闊。在腦機接口領(lǐng)域，其超細直徑（可小于50微米）和類腦組織柔性的特性，使其能夠構(gòu)建“傳感—處理—刺激”一體化閉環(huán)系統(tǒng)，有望提升神經(jīng)信號采集信噪比和實時干預能力。在電子織物領(lǐng)域，芯片可直接編織入衣物，實現(xiàn)無需外接處理器的動態(tài)顯示、健康監(jiān)測甚至視頻播放功能。在虛擬現(xiàn)實與遠程醫(yī)療領(lǐng)域，基于該芯片的智能觸覺手套可高精度模擬物體力學反饋，適用于手術(shù)組織硬度感知等精細操作。

值得一提的是，該制備工藝與現(xiàn)有半導體光刻產(chǎn)線兼容，已初步驗證規(guī)?；圃斓目尚行?。目前，復旦大學團隊正積極推進自主知識產(chǎn)權(quán)布局，并尋求與上下游產(chǎn)業(yè)合作，加速技術(shù)轉(zhuǎn)化。這一成果不僅拓展了集成電路的物理形態(tài)邊界，也為柔性電子、可穿戴系統(tǒng)及人機融合技術(shù)帶來了全新的集成范式。