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头发丝里“雕花”把芯片装进纤维
复旦团队在国际上率先研制出“纤维芯片”,有望在脑机接口领域带来突破
  这是1月19日在复旦大学纤维电子材料与器件研究院拍摄的“纤维芯片”。

  记者从复旦大学获悉,该校科研人员通过设计新型架构,率先在柔软、弹性的高分子纤维内实现了大规模集成电路,把“纤维芯片”从概念变为现实。相关成果1月22日发表于《自然》杂志。

  据介绍,团队已在实验室初步实现“纤维芯片”的规模制备。所制备的芯片中,电子元件(如晶体管)集成密度达10万个/厘米,通过晶体管与其他电子元件高效互连,可实现数字、模拟电路运算等功能。■新华社记者 刘颖 摄

  据解放日报 在一根比头发丝还细的纤维里构建起高密度集成电路?这一大胆设想如今成为现实。

  复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系彭慧胜/陈培宁团队,在国际上率先研制出“纤维芯片”,其信息处理能力与一些经典商业芯片相当,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、虚拟现实等未来产业提供关键支撑。北京时间1月22日零时,这项突破传统硅基芯片范式的原创成果,发表于国际权威学术期刊《自然》。

  “人体是软组织,未来的脑机接口等新兴领域需要适配柔软的电子系统。”彭慧胜表示。沿着这个方向,研究团队提出设想:能不能把芯片“装”进柔软纤细的纤维里?

  把芯片做进纤维里,难度如同在头发丝里“雕花”。第一个难关是空间限制。团队另辟蹊径,向内部空间要潜力,构建螺旋式多层电路,最大化利用纤维内部空间——按实验室1微米光刻精度推算,1毫米长的纤维目前可集成1万个晶体管,与一些商业医用植入芯片相当;1米长纤维的晶体管集成量,可达到经典计算机中央处理器水平。

  第二个难关是光刻适配。团队用等离子刻蚀技术将其表面粗糙度降至1纳米以下,达到商业光刻要求,打破了“芯片只能刻在硅片上”的传统认知。

  第三个难关是稳定性挑战。团队在衬底上镀了一层致密聚合物膜——像给电路穿上了“坚硬盔甲”,让纤维芯片在复杂变形下仍能稳定工作。

  目前的脑机接口技术中,神经电极普遍需要连接硬质的外部信号处理模块。而纤维芯片凭借与脑组织相当的柔软特性,通过构建“检测—处理—反馈”的闭环功能,有望实现更高效的信号检测和实时干预,为脑科学研究和脑神经疾病诊断治疗提供新工具。■黄海华

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