复旦团队实现弹性纤维内大规模集成电路 “纤维芯片”登《自然》引关注

长期以来,集成电路技术的发展受限于硅基芯片的刚性特征,难以满足柔性、可穿戴等新兴应用场景的需求。

传统芯片虽然性能先进,但其脆性结构使其难以适应人体运动、织物弯曲等复杂的形变环境。

这一瓶颈制约了人工智能芯片在医疗健康、人机交互等领域的广泛应用,成为业界亟待解决的关键问题。

复旦大学研究团队经过五年持续攻关,突破了传统硅基芯片的设计范式,首次在弹性高分子纤维内实现了大规模集成电路的集成。

该团队通过创新性设计多层旋叠架构,开发出可在高分子材料上直接进行光刻制备的工艺路线。

这一突破的核心在于,研究人员找到了在柔性基底上进行高密度集成电路制备的系统解决方案,使纤维芯片的信息处理能力与现有商业芯片相当。

从性能指标看,纤维芯片具有显著的综合优势。

其一,具有高度的柔软性,可适应拉伸、扭曲等复杂形变,不易损伤;其二,可直接编织成电子织物,无需额外的连接器件;其三,在单根纤维上实现了触控显示功能,可独立工作而无需外接处理器或供能模块。

这些特性使纤维芯片成为真正意义上的"穿戴式"芯片。

从应用前景看,纤维芯片的问世将为多个新兴领域注入新的发展动力。

在脑机接口领域,柔软的纤维芯片可更好地适应人体组织,降低植入风险;在电子织物领域,可直接将芯片编织入衣物,实现智能穿戴的自然融合;在虚拟现实领域,可为头戴设备提供更轻便、更舒适的芯片解决方案。

此外,在医疗监测、运动健身、环境传感等场景中,纤维芯片都具有广泛的应用潜力。

值得注意的是,研究团队所开发的制备工艺与现有芯片产业中的成熟光刻制造流程高度兼容。

这意味着纤维芯片可借助现有产业基础实现快速转化,避免了从零开始建设新产业链的困境。

团队已研制出原型装置,设计了标准化的制备流程,初步实现了纤维芯片的规模化生产,为后续的产业化应用奠定了基础。

从产业发展的角度看,纤维芯片的出现代表着芯片技术从追求单纯性能指标向追求多维度适配性转变。

这种转变反映了信息产业发展的新趋势,即从固定场景应用向多元化、个性化应用扩展。

纤维芯片将与传统芯片形成互补,共同满足不同应用场景的需求。

从实验室的纤维到未来生活的智能织物,这项源自中国科学家的原创技术正在重新定义电子产品的形态边界。

在科技自立自强的国家战略指引下,"纤维芯片"的突破不仅彰显了基础研究的创新活力,更预示着以柔性电子为代表的新质生产力即将迎来爆发式增长。

这场由材料革命引发的产业变革,或将成为我国在全球高科技竞争中的重要突破口。