新型“纤维芯片”问世

　　本报上海1月22日电 记者颜维琦从复旦大学获悉，该校彭慧胜/陈培宁团队突破传统芯片集成电路硅基研究范式，率先通过设计多层旋叠架构，在弹性高分子纤维内实现了大规模集成电路（以下简称“纤维芯片”），“纤维芯片”信息处理能力与典型商业芯片相当，且具有高度柔软、适应拉伸扭曲等复杂形变、可编织等独特优势，有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等新兴产业变革发展提供关键支撑。上述成果22日发表于《自然》期刊。

　　复旦团队率先提出“纤维器件”概念，通过长期攻关，已创建出具有发电、储能、发光、显示、生物传感等功能的30多种新型纤维器件，部分成果初步实现产业应用。在持续深耕研究过程中，团队强烈意识到，纤维器件的大规模应用必须将不同功能的纤维器件集成在一起，形成纤维电子系统，并赋予其信息交互功能。

　　团队跳出“仅利用纤维表面”的惯性思维，提出多层旋叠架构的设计思想。尽管有了路线图，“纤维芯片”的制备过程仍然面临重重挑战。经过5年攻关，团队发展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路线。值得一提的是，团队所发展的制备方法与目前芯片产业中的成熟光刻制造工艺高效兼容，通过研制原型装置，设计标准化制备流程，初步实现了“纤维芯片”的规模制备。

　　团队所制备的“纤维芯片”中，电子元件（如晶体管）集成密度达10万个/厘米，通过晶体管高效互连，可实现数字、模拟电路运算等功能。该“纤维芯片”的架构和制备方法还具有普适性，可以集成有机电化学晶体管，可完成神经运算任务。相比于传统芯片，“纤维芯片”还具有优异的柔性，可耐受弯曲、拉伸、扭曲等复杂形变，甚至在经过水洗、高低温、卡车碾压后仍能保持性能稳定。

　　在脑机接口领域，该纤维系统有望为脑科学和脑神经疾病诊断与治疗提供新工具。在电子织物领域，基于“纤维芯片”，无需外接处理器，可直接编织构建柔软、透气的全柔性电子织物系统。而在虚拟现实领域，基于“纤维芯片”所构建的智能触觉手套适用于远程手术组织硬度感知、虚拟道具交互等场景，有望极大提升用户与虚拟环境的交互体验。