1月22日，复旦大学彭慧胜、陈培宁团队的研讨效果以《根据多层旋叠架构的纤维集成电路》为题发表于世界学术期刊《天然》（Nature）。研发团队给这项效果取了一个愈加通俗易懂的姓名——“纤维芯片”。

  “给它打上双引号，是因为它虽然是一款集成电路，但它不是片状的，而是一种纤维，更像丝线。”我国科学院院士、复旦大学纤维电子资料与器材研讨院、高分子科学系教授彭慧胜说，当下运用较为广泛的可穿戴设备运用的芯片，遍及是“硬质块状芯片”，这与纤维原料柔软、可习惯杂乱变形等运用要求存在根本矛盾，成为整个范畴面对的一个重要应战，“咱们实际上从10年前就开端考虑像纤维相同柔软的芯片，在一批又一批研讨生的接力下，终究制备了这种‘纤维芯片’”。

  彭慧胜和复旦大学教授陈培宁为该论文的通讯作者，博士研讨生王臻、陈珂和博士后施翔为一起榜首作者。他们制备的“纤维芯片”经过规划多层旋叠架构，在弹性高分子纤维内完成了大规模集成电路，具有十分杰出的信息处理才能，且具有高度柔软、习惯拉伸歪曲等杂乱形变、可织造等一起优势，有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等新鼓起的工业革新展开供给有力支撑。

  彭慧胜和记者说，早在10多年前，他的团队就开端在“纤维器材”范畴展开研讨工作了。“最开端仅仅感爱好，觉得在纤维资料上做集成电路挺风趣的，也没想过做出来有什么用，就做了。”彭慧胜说，“爱好”是坚持一项科学研讨的驱动力，但一起也少不了校园层面对交叉学科和应战性研讨的支撑和容纳。

  陈培宁说，团队在继续深耕的过程中激烈意识到，与智能手机、核算机等各类电子设备的展开途径类似，要完成纤维器材的大规模运用，有必要将不同功用的纤维器材集成在一起，构成纤维电子体系，并赋予其信息交互功用才行。

  而要完成这个功用，就需要一款具有信息处理功用的“纤维芯片”。曩昔纤维的电子体系遍及依靠衔接硬质块状的芯片电路，把“硬芯片”用到纤维资料上，比方一件衣服、一副手套上，会导致体系内电路衔接不安稳，穿戴也不舒适。因而，亟需展开与纤维器材一维结构和功用适配的高效信息处理器。

  复旦大学江湾校区西门的对面，是上海市杨浦区人民政府、复旦大学和上海城投（集团）有限公司三方一起建议建立的“未来谷—湾谷立异中心”。在这里的一间试验室里，中青报·中青网记者见到了最新款的“纤维芯片”。

  它像人们日常运用的丝线相同，一圈一圈环绕在线筒上。之所以说它是“最新款”的产品，是因为此前彭慧胜团队在2021年就研宣布了一款巨细为1.5平方米的“智能显现布”，而且登上了《天然》。其时这款资料仅具有“显现”这项功用，现在的“纤维芯片”现已具有高效的信息处理才能。

  芯片的信息处理功用依靠于许多微型电子元件（如晶体管、电容、电阻等），这些元件高度互连构成集成电路。纵观曩昔芯片的展开前史，遍及依靠硅基衬底所支撑的光刻制作技能。复旦团队要把高密度的集成电路嵌入到柔软、弹性的高分子纤维资料内，应战极大，无先例可循。

  首要面对的一个应战是，与现在集成电路所用的硅基平面衬底不同，纤维受限于其固有的曲面结构和有限的外表积（每厘米长度纤维仅0.01-0.1平方厘米），很难集成满意数量的电子元件，以完成高效信息处理才能。

  团队跳出“仅使用纤维外表”的惯性思维，提出多层旋叠架构的规划思维，即在纤维内部构建多层集成电路，构成螺旋式旋叠结构，然后最大化地使用纤维内部空间。根据试验成果计算，即使依照现在试验室级1微米的光刻精度，长度为1毫米的“纤维芯片”可集成数万个晶体管，其信息处理才能可与一些医用植入芯片适当；若“纤维芯片”长度扩展至1米，其集成晶体管数量有望提升至百万等级，到达经典核算机中央处理器中晶体管集成水平。

  有了道路图，下一步便是让它“梦想成真”。这时摆在研讨团队面前的有三大难题：一是常用弹性高分子外表在微观标准极不平坦，粗糙度为几十纳米，不足以满意集成电路光刻对衬底的平坦度要求，这适当于在坑坑洼洼的软泥地上盖楼房；二是，现在光刻过程中用到多种极性溶剂，弹性高分子与这些溶剂触摸后极易产生溶胀，难以进行集成电路的安稳光刻制作；三是，集成电路中的许多功用组分，如半导体、金属导电通路等，很难接受纤维拉伸、歪曲等杂乱变形所引起的部分应变会集，极易引发电路结构脆裂和功用快速失效。

  记者了解到，仅“制备”这件事，团队就付出了5年的时刻，终究经过化学、资料、信息、电子、医学等多学科协同攻关，展开出可在弹性高分子上直接进行光刻高密度集成电路的制备道路。

  这个团队还特别“接地气”，团队开发的制备方法能够与现在芯片工业中的老练光刻制作工艺高效兼容，经过研发原型设备，规划标准化制备流程，开始完成了“纤维芯片”的试验室可规模化制备。

  同学们后续还花了不少时刻来研讨这款纤维芯片“是否经用”。它能够在手指上完成打结，乃至被货车碾压后继续坚持信号传输的安稳性。

  在脑机接口范畴，根据“纤维芯片”技能，有望在一根像头发丝般细的纤维内，集成“传感-信号处理-影响输出”闭环功用体系。团队开始验证，在直径低至50微米的超细纤维上，可一起集成高密度传感-影响电极阵列与信号预处理电路，具有与脑安排适当的柔性和杰出的生物安全性，其所收集的神经信号信噪比，与商用外部信号预处理设备适当。

  在电子织物范畴，“纤维芯片”无需外接处理器，可直接织造构建柔软、透气的全柔性电子织物体系。

  在虚拟现实范畴，“纤维芯片”构建的智能触觉手套，能够精准模仿不同物体的力学触感，适用于长途手术安排硬度感知、虚拟道具交互等场景。