（问题）近年来，纤维器件发电、储能、显示、感知等方向不断延伸，可穿戴、医疗监测和智能织物等场景需求快速增长；但产业化与复杂应用长期受制于一个核心瓶颈：纤维系统多依赖外接硬质块状芯片进行计算与控制。硬芯片与柔软纤维在形变能力、贴合性和长期可靠性上难以匹配，系统在拉伸、扭曲、水洗和日常摩擦中容易出现连接失效、信号衰减与体验下降，形成“柔性载体+刚性大脑”的结构矛盾。 （原因）矛盾的根源在于制造范式与材料体系不适配。传统集成电路依赖硅基工艺和刚性衬底，强调纳米级平整度与稳定工艺窗口；而纤维具有曲面、可伸缩、可编织等特性，对光刻、对准、互连与封装提出不同要求。过去多采用在纤维外部“外挂”芯片，或仅实现低密度、简单功能的柔性电路，难以在纤维内部完成高密度器件与复杂电路协同，计算能力与系统柔韧性往往难以兼得。 （影响）针对该难题，复旦大学彭慧胜、陈培宁团队突破传统硅基集成思路——提出多层旋叠架构——在弹性高分子纤维内实现大规模集成电路，形成可在纤维内部完成信息处理的“纤维芯片”。对应的成果以《基于多层旋叠架构的纤维集成电路》为题发表于《自然》主刊。研究显示，该“纤维芯片”在器件集成与电路功能上实现关键跨越：电子元件集成密度达到10万个/厘米，并实现晶体管与电阻、电容等器件的有效互连，可进行数字与模拟运算，构建异或门、与非门、或非门等基础逻辑门电路及锁存器等时序逻辑电路，并具备与部分医疗植入芯片相当的电脉冲调制能力。这意味着纤维电子有望从“单点器件”走向“系统级计算”，为可穿戴设备从“可感知”迈向“可决策、可交互”提供底层算力与控制单元。 更值得关注的是其可靠性与场景适配能力。据团队介绍，“纤维芯片”可耐受弯曲、拉伸、扭曲等复杂形变，并在水洗、高低温以及外力挤压等条件下保持性能稳定。这一特性直指智能织物的实际痛点：服装与织物产品的生命周期取决于清洗、摩擦与反复形变，若核心电路无法“像纤维一样工作”，应用很难真正进入日常生活。与传统刚性芯片相比，“纤维芯片”在可编织、可打结、可融入结构件上更具优势，为将计算单元分布式嵌入衣物、绷带、人体贴合材料等提供新的工程路径。 （对策）从技术路径看，团队探索出在弹性高分子上直接进行光刻、实现高密度集成电路的制备路线，并强调该方法与现有成熟光刻制造工艺具备兼容性。通过研制原型装置、设计标准化流程，研究初步实现“纤维芯片”的可规模化制备。对我国集成电路产业而言，兼容既有工艺体系意味着更低的产业迁移成本与更快的工程迭代；对纤维电子产业而言，标准化流程与卷对卷制造设想，为从实验室走向工程化奠定基础。研究也体现多学科协同特点，涵盖材料合成制备、器件构建、电路设计集成和生物应用等环节，需要化学、信息、电子、医学等交叉手段共同支撑。相关工作得到国家自然科学基金委、科技部、上海市科委等项目支持。 （前景）面向应用端，“纤维芯片”为脑机接口、电子织物、虚拟现实等方向提供新的硬件形态。在医疗健康领域，纤维形态电路若能更贴合皮肤与组织，可望提升信号采集与刺激的稳定性，减少传统硬件对人体活动的限制；在电子织物领域，计算与传感单元分布式嵌入衣物，有望实现更自然的人机交互与更可靠的连续监测；在虚拟现实与沉浸式交互领域，可编织、可拉伸的电路可为柔性触觉反馈与多点交互提供载体。另外，后续发展仍需在先进半导体材料、器件一致性与良率、集成密度与功耗、长期生物相容性与安全性评估等持续攻关。团队表示，将继续提高器件集成密度与信息处理性能，并在规模化制备与应用推广上加强与产业界合作，推进自主知识产权成果转化，服务更广领域应用。
这项源自中国实验室的原创突破，表明了面向实际需求推动创新的科研取向。在全球竞争加剧的背景下，以交叉学科创新破解关键技术瓶颈，正成为科技自立自强的重要路径。随着产学研合力推进，“纤维芯片”有望推动人机融合涉及的应用走向更可用、更贴近生活的形态，也为我国在新一轮科技革命中争取战略主动提供新的支点。