1月22日，据复旦大学官微，复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系、先进材料实验室、聚合物分子工程全国重点实验室彭慧胜、陈培宁团队突破传统芯片硅基研究范式，近日率先提出并制备“纤维芯片”，相关成果以《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日凌晨发表于国际期刊《自然》（Nature）。

“纤维芯片”在手指上的打结照片

记者从复旦大学获悉，该研究得到国家自然科学基金委、科技部、上海市科委等项目支持。复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系、先进材料实验室、聚合物分子工程全国重点实验室教授彭慧胜、陈培宁为本论文通讯作者，博士研究生王臻、陈珂和博士后施翔为共同第一作者。

“纤维芯片”到底有何神奇之处？

“纤维芯片”概念图

“形象的说，通过‘纤维芯片’，未来的衣服有望可以直接播放视频，手套能精准模拟触感，甚至一根细如发丝的纤维，就能完成脑电信号的探测与处理。”王臻对记者展望道。

王臻说，和普通芯片不同，“纤维芯片”不仅保持了纤维柔软、可编织的本征特性，更实现了电阻、电容、二极管、晶体管等电子元件的高精度互连，光刻精度达到了实验室级光刻机最高水平。基于“纤维芯片”，未来人类可将发光、传感等模块直接集成在一根纤维上，形成无需外接设备的全闭环系统，甚至实现自供能。

陈培宁介绍，根据实验推算显示，按照目前实验室级1微米的光刻加工精度，长度为1毫米的“纤维芯片”可集成数万个晶体管，其信息处理能力可与一些医疗植入式芯片相当。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级别，达到与经典计算机中央处理器相当的集成水平。

“一根头发丝粗细的纤维，就能集成传感、处理、刺激反馈等闭环功能，这在过去是不小的挑战。”陈培宁表示，这项研究成果有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等多个领域变革发展提供有力支撑。

据介绍，在脑机接口领域，“纤维芯片”有望破解传统设备瓶颈，为脑科学研究和脑神经疾病治疗提供新的工具。目前，脑机接口的神经探针需连接外部信号处理模块。团队初步实验验证，基于“纤维芯片”，可在直径低至50微米的超细纤维上，集成1024通道/厘米的高密度传感—刺激电极阵列与信号预处理电路，其柔性与脑组织相当，生物相容性良好，采集的神经信号信噪比达7.5dB，与商用设备持平。“通过持续攻关，有望在一根纤维内实现更多、更复杂的闭环功能。”陈培宁说。

众多脑机接口行业人士也对该“黑科技”充满期待。

中国科学院副研究员、明视脑机创始人刘冰对上海证券报记者表示，这项发表于《自然》的研究通过构建模量异质结构的纤维集成电路，为脑机接口行业提供了一种极具颠覆性的工程方案。其核心突破在于利用高生物相容性的PDMS（聚二甲基硅氧烷）和Parylene（聚对二甲苯）形成软硬结合的力学结构，不仅极大地降低了弯曲刚度，有效解决了传统硅基芯片与脑组织的机械模量失配问题，还实现了每厘米10万个晶体管的高密度集成。这种纤维具备卓越的耐用性及原位信号放大能力，信噪比表现优异。尽管有机半导体的电子迁移率不及硅基材料，但这种将传感、供能与计算集于单根纤维的智能微创探针形态，为解决长期植入损伤和信号传输噪声提供了理想的路径，标志着植入探针从被动采集电极向主动智能终端跨越的重要一步。

“有些环境是需要柔性材料的，比如植入体内的电子设备，柔性材料肯定比刚性材料好。”另一位行业人士对上海证券报记者表示。

“纤维芯片”的另一大应用场景是电子织物。据介绍，有了“纤维芯片”的加持，普通衣物也能变身“交互屏”。

陈珂说，借助“纤维芯片”的有源驱动电路，单根纤维可集成高密度像素点阵列。这意味着，人们今后或许无需掏出手机，袖口就能显示导航；运动时，衣服可实时显示生理健康数据，甚至播放视频。

在虚拟现实领域，“纤维芯片”也能发挥重要作用。据介绍，传统触觉交互手套依赖硬质传感器和芯片，难以紧密贴合皮肤，在远程手术等精细操作中存在局限。基于“纤维芯片”的智能触觉手套兼具全柔性与透气性，可集成高密度传感与刺激阵列，更精准模拟不同物体的力学触感。“医生戴着它做远程手术，能清晰感知脏器硬度；游戏玩家佩戴时，能逼真触摸虚拟道具，就像拥有了‘第二皮肤’。”王臻解释道。

展望未来，团队希望进一步加强跨学科协作与产业合作，通过材料与工艺的优化，提升芯片良率和集成度，推动“纤维芯片”在更多领域实现高质量应用。

“长远来看，我们希望有一天，基于‘纤维芯片’的电子织物，能像手机、电脑一样进行高效的信息交互。”陈培宁说。

作者：宋薇萍