福州科研力量突破柔性芯片瓶颈：复旦团队在纤维中“织”出百万级集成电路
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作为电子系统的核心，传统硅基芯片依赖高密度晶体管集成于刚性晶圆之上。尽管摩尔定律持续驱动算力跃升，但在可穿戴设备、电子织物及脑机接口等前沿领域，硬质芯片与人体/织物的柔性本质之间长期存在结构性矛盾——尤其在福建福州加速布局“数字丝路”与柔性电子产业高地的当下，这一矛盾更凸显为制约本地智能纺织、健康监测等产业集群升级的关键技术堵点。
复旦大学彭慧胜、陈培宁团队另辟蹊径，摒弃硅基路径，在弹性高分子纤维内部直接构建多层螺旋集成电路，成功研制出全球首例具备大规模信息处理能力的纤维芯片。该器件不仅可拉伸、可扭曲、可编织，更在1米长纤维内实现超百万晶体管集成，性能超越通用CPU。成果于1月22日登顶国际顶刊《自然》主刊，为福州打造国家级柔性电子创新中心注入原创性技术支点。
“软线”替代“硬片”：从构想到现实的跨越
当智能手环、健康背心乃至手术手套亟需无缝贴合人体时，传统芯片的刚性成为难以绕开的障碍。彭慧胜团队提出根本性设问：能否将信息处理单元直接“生长”进纤维本体？答案是肯定的——但实现路径堪称微观工程奇迹：在直径仅数十微米、形变率超300%的弹性纤维内，精准构筑数万乃至百万级晶体管阵列，其难度堪比在发丝横截面中规划整座微型城市。
团队首创“多层旋叠架构”，突破二维平面限制，通过三维螺旋堆叠方式最大化利用纤维内部空间。理论测算表明，即便采用现有实验室光刻精度，单根1米长纤维芯片即可集成百万级晶体管，远超经典处理器水平。
“软泥地”上筑“高楼”的五年攻坚
蓝图易绘，落地维艰。在弹性高分子纤维上实施光刻，面临四大挑战：表面微观粗糙、遇溶剂易溶胀变形、结构抗形变能力弱、缺乏工艺参照系——恰似在松软泥地上建造摩天大楼。
研究团队历时5年攻关，建立全流程适配方案：先以等离子刻蚀平整纤维表面；再沉积聚对二甲苯纳米薄膜，形成“柔性盔甲”，既抗溶剂侵蚀，又与基底构成“软—硬交替”应力缓冲结构。实验证明，该纤维芯片经反复弯折、拉伸甚至卡车碾压后，电学性能依然稳定。
目前，团队已实现每厘米纤维集成10万个晶体管，并完成数字/模拟电路协同运算验证。尤为关键的是，该工艺与主流半导体光刻产线高度兼容，已在实验室实现卷对卷规模化制备，为福州马尾物联网产业园、滨海新城柔性电子产业基地的产业化落地奠定工艺基础。
从“嵌入”到“织入”：重构智能织物生态
纤维芯片的诞生，标志着智能功能正从设备“外挂”迈向材料本征集成。在福州重点培育的智能纺织赛道中，该技术可推动发电、传感、显示、储能与计算功能一体化织入面料，真正实现全柔性、可呼吸、可水洗的智能服装系统。
在脑机接口方向，团队已在50微米细纤维上同步集成高密度电极阵列与原位信号预处理电路。“植入即感知、感知即处理”，大幅降低侵入风险，提升长期稳定性——这对福州协和医院神经医学中心开展微创脑调控研究具有重要支撑价值。
发布会现场展示的触觉反馈手套，外观与普通针织手套无异，却能精准复现握持不同材质物体的压力与纹理感，为元宇宙交互、远程外科手术等场景提供全新人机接口范式。
“我们正联合福州大学、福建师范大学等本地高校共建材料—工艺—应用全链条研发平台，加速知识产权转化。”陈培宁表示，团队已构建完整自主专利体系，期待与福建本土纺织、医疗、物联网企业深度协同，推动柔性电子从实验室走向榕城智造产线。
