2026.01.22

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作者 | 第一財經 錢童心

1月22日，國際權威學術期刊《自然》發表了一項來自中國研究團隊的原創技術突破。研究人員突破傳統硅基芯片范式，在一根比頭發絲更細的纖維里構建起高密度集成電路，在國際上率先研制出“纖維芯片”。

這項原創研究成果來自聚合物分子工程全國重點實驗室，復旦大學纖維電子材料與器件研究院、高分子科學系、先進材料實驗室彭慧勝、陳培寧團隊。該“纖維芯片”的信息處理能力與一些經典商業芯片相當，且具有高度柔軟、適應拉伸扭曲等復雜形變、可編織等獨特優勢，有望為腦機接口、電子織物、虛擬現實等未來產業提供關鍵支撐。

此前，研究團隊已經在國際上率先提出“纖維器件”新概念，并已創建30多種纖維器件，相關成果7次登上《自然》，部分技術轉讓給國內頭部企業，率先建成發光纖維、纖維鋰離子電池等產線，初步實現在汽車、服裝等領域的應用。

但要實現纖維器件的更大規模化應用，必須攻克“芯片”的核心技術壁壘，包括空間限制、光刻適配以及穩定性挑戰。

過去的芯片開發依托于硅基，如何在高分子材料上開發出芯片？為此，研究人員另辟蹊徑，參考了“卷壽司”的想法，不局限于纖維表面，構建了螺旋式多層電路，極大提升了空間利用率。按實驗室1微米光刻精度推算，1毫米長的纖維目前可集成1萬個晶體管，與一些商業醫用植入芯片相當；1米長纖維的晶體管集成量，可達到經典計算機中央處理器水平。在纖維內部構建螺旋式多層電路，理論上，1毫米長的纖維可集成約1萬個晶體管。經過多年攻關，團隊最終實現了每厘米10萬個晶體管的集成密度。

更關鍵的是，其制備工藝與現有成熟光刻工藝有效兼容，為規模化制造打下基礎。團隊使用等離子刻蝕技術將其表面粗糙度降至1納米以下，達到商業光刻要求，打破了“芯片只能刻在硅片上”的傳統認知。

復旦大學纖維電子材料與器件研究院高分子科學系陳培寧教授表示：“我們希望這種新的研究思路能給芯片產業提供一種新的借鑒，有可能向另外一個賽道去發展。”他還稱，未來可穿戴是一個重要的方向和領域，纖維是一個非常理想的載體。

“纖維芯片”并非為了取代傳統硅基芯片，而是開辟了全新的應用路徑，其優勢在于極佳的柔韌性與集成度。這種新型芯片材料柔性極佳，能彎曲、拉伸、扭曲，甚至經得住十幾噸卡車碾壓，按工業標準水洗數十次后性能依然穩定，在100℃高溫下也能正常工作。

基于“一根纖維就是一個微型電子系統”的設計理念，在單根纖維上就可集成供電、傳感、顯示、信號處理等功能。這意味著無需外接處理器，基于纖維芯片就能編織柔軟、透氣的電子織物。這為將來的商業化應用提供了極大的想象空間——比如未來的衣服可能變身“智能顯示屏”，實現動態像素顯示；在遠程醫療機器人手術等場景中，纖維芯片還可制成智能觸覺手套，精準模擬不同物體的力學觸感，提升人機交互體驗。

復旦大學先進材料實驗室博士研究生王臻表示：“利用這種全柔性的纖維智能交互手套，可以在遠程手術操作的時候，讓醫生手的觸覺更加靈敏，不會受到硬質模塊的干擾。以后腦機接口植入后，也不需要任何的外部設備，可以自主實現數據的收集、運算以及分析，最終和大腦形成閉環。”

這一芯片材料領域的突破也讓醫療器械開發者為之驚喜。微光醫療創始人CEO朱銳對第一財經記者表示：“纖維芯片未來有望改變植入醫療器械的規則，把電路和信號傳輸集成到一個纖維材料上，將極致壓縮體積，這是為生物體內器械植入量身打造的。”

微信編輯 | 七三