自主研发"纤维芯片"实现重大突破 柔性集成电路将推动智能穿戴产业发展

信息技术快速演进的背景下,传统硅基集成电路受限于刚性形态,在部分应用场景中逐渐显现瓶颈。复旦大学彭慧胜、陈培宁科研团队历时五年攻关,成功将集成电路从刚性基板转移到弹性高分子纤维上,取得“纤维芯片”研发突破。传统芯片的刚性与可穿戴设备对柔性的需求存在天然矛盾。研究团队负责人陈培宁表示,现有纤维电子系统通常需要外接硬质电路板,不仅影响织物的舒适性,也限制了智能纺织品的功能扩展。针对该问题,团队自2020年起同步推进基础材料研究与工艺创新。技术突破的关键在于攻克“软基材高精度集成”难题。科研人员形象比喻:“相当于在起伏的软泥地上建摩天大楼,还要保证建筑能承受拉伸和扭曲。”通过开发表面平整化工艺、耐溶剂保护层等关键技术,团队在直径不足百微米的纤维上实现亚微米级光刻精度,使晶体管、电阻等器件在复杂形变下仍能保持稳定连接。这项技术的价值主要体现在三上:其一,单根纤维即可实现信号感知、信息处理、功能响应的闭环;其二,材料保持织物原有的柔软与透气特性,测试显示可承受30%的拉伸形变;其三,生产工艺可与现有纺织设备衔接,具备更放大制造的潜力。实验数据显示,其信息处理能力已达到商用芯片水平。行业专家认为,该突破有望带动多个领域的应用升级。医疗领域,可编织入衣物的纤维芯片可用于长期、稳定的生命体征监测;在虚拟现实上,高灵敏触觉反馈手套将提升人机交互体验;在脑机接口方向,柔性电极与处理单元的一体化集成有望缓解现有技术瓶颈。测算显示,对应的应用市场未来五年有望形成千亿级规模。

从“把芯片装进设备”到“把计算织进纤维”,形态变化往往对应着应用边界的拓展;纤维芯片的出现,反映了我国在柔性电子与集成电路交叉领域的探索正在走深走实。面向未来,在持续推进基础研究突破的同时,还需加快工程化验证、标准体系建设与场景落地的协同,推动关键技术从实验室走向衣物、走向医疗与产业应用,真正转化为可用、可感的新质生产力。