长期以来，纤维器件因轻薄、柔软、可编织等特点，被认为是新一代可穿戴与泛电子的重要载体。过去几十年，国际学术界与产业界持续推动纤维器件从单一导电材料走向发电、储能、显示、感知等多功能集成，但一个关键矛盾始终存在：纤维系统往往仍需外接硬质块状芯片来完成运算与控制。硬与软在结构上的不匹配，不仅削弱了系统在拉伸、扭曲等复杂形变下的可靠性，也推高了装配与维护成本，成为纤维电子走向系统化应用的主要瓶颈。 该瓶颈既受材料与结构条件限制，也与既有芯片制造范式有关。传统集成电路工艺以硅基硬质衬底为核心，强调平面化、稳定性和极高的对准精度；而纤维载体本质上是细长、可弯折且具有弹性的三维结构，难以直接套用以平面为中心的制程逻辑。因此，纤维器件在功能上不断叠加，但在系统层面常被“连接器—硬芯片”的组合牵制，柔性优势难以发挥。 据复旦大学发布的信息，该校彭慧胜、陈培宁团队在突破传统硅基研究路径的基础上，率先在弹性高分子纤维内实现大规模集成电路，提出并验证“纤维芯片”概念。研究团队通过设计多层旋叠架构，将电路结构嵌入纤维内部，在保持纤维柔软、可形变特性的同时，获得较强的信息处理能力。有关成果以《基于多层旋叠架构的纤维集成电路》为题发表于《自然》主刊。 从技术指标看，该“纤维芯片”实现了高密度电子元件集成，单位长度内晶体管集成密度达到10万个/厘米，并实现晶体管与电容、电阻等元件的互连，可完成数字与模拟电路运算，覆盖异或门、与非门、或非门等基础逻辑门，以及锁存器等时序逻辑电路，并具备电脉冲调制等功能，其能力与部分医疗植入芯片的相关功能接近。更重要的是，在纤维形态下，这类集成电路可承受弯曲、拉伸、扭曲等复杂形变，甚至在水洗、高低温与外力挤压等条件下仍能保持稳定，为“可穿戴、可编织、可长期使用”的工程化目标提供了关键支撑。 从产业影响看，“纤维芯片”有望推动纤维电子从“器件展示”走向“系统集成”。一上，脑机接口、健康监测等领域对贴合性、舒适性与长期稳定性要求更高，纤维形态电路若能皮肤、神经或软组织附近实现更匹配的机械特性，将为信号采集、刺激与闭环调控提供新的工程方案。另一上，电子织物、沉浸式交互与虚拟现实等新兴场景需要分布式传感、实时运算与低功耗互连，若关键算力与控制单元能够“织入”材料本身，系统设计将从“穿戴电子设备”转向“材料即系统”，带来产品形态与供应链组织方式的变化。 对策与路径上，该成果的现实意义之一在于强调工艺兼容与规模化潜力。团队指出，其制备路线可在弹性高分子上直接进行光刻，实现高密度集成电路，并与当前芯片产业的成熟光刻制造工艺较好兼容。通过研制原型装置、设计标准化制备流程，团队已初步实现成卷“纤维芯片”的规模化制备。这一思路有助于降低从实验室走向产业应用的门槛：不是另起一套体系，而是在现有工业能力框架内扩展到新的载体与结构形态，推动柔性电子与集成电路制造体系更紧密结合。 从前景判断看，“纤维芯片”仍处在从原理突破走向应用验证的阶段，后续工作预计将集中在三上：其一，持续提升半导体材料与器件性能，提高集成密度与运算能力，以满足更复杂的边缘计算与多模态感知需求；其二，围绕长期可靠性、封装与互连等工程问题建立可复用标准，形成从材料、器件到系统的评价体系；其三，在应用侧开展跨学科协同，面向医疗健康、智能制造与消费电子等场景推进试点，完善安全合规与产业链配套。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，相关团队已建立自主知识产权体系，并表示期待与产业界加强合作，推动技术在更广领域落地应用。
这项源自中国实验室的原创研究，为全球柔性电子提供了新的技术路线，也反映了基础研究与产业需求的有效衔接。在国家科技创新战略的推动下，此类成果的持续出现，正在加速我国从制造优势向创新能力提升。未来，随着产学研协同深入深入，“纤维芯片”技术有望带动形成新的产业生态。