长期以来，纤维器件已被赋予发电、储能、显示、感知等多种功能，可编织成柔软透气的智能终端，但其发展仍受制于一项根本瓶颈：纤维系统往往需要连接硬质块状芯片才能完成信息处理，这与纤维强调柔软、可适应复杂形变的应用需求存内在冲突，成为制约领域发展的关键难题。复旦大学科研团队在长期研究中认为，纤维器件要走向规模化应用，需要突破传统路径。团队借鉴智能手机、计算机等电子设备的演进经验，提出将不同功能的纤维器件集成为具备信息交互能力的纤维电子系统。其核心在于：高密度集成电路应在纤维内部实现，而非仅停留在表面，同时避免硬质芯片带来的刚性问题。在这个思路下，“纤维芯片”概念随之提出。实现该目标面临多重技术挑战。首先，纤维受曲面结构和有限表面积限制，每厘米长度的表面积仅约0.01至0.1平方厘米，难以容纳足够数量的电子元件。其次，半导体材料与金属导电通路难以承受拉伸、扭曲等复杂形变带来的局部应变，容易出现电路层脆裂与性能失效。为突破这些瓶颈，团队突破“只在纤维表面做文章”的思路，提出多层旋叠架构设计：在纤维内部构建多层集成电路并形成螺旋式旋叠结构，以更充分地利用纤维内部空间。按实验室1微米光刻精度估算，长度1毫米的“纤维芯片”可集成约1万个晶体管，信息处理能力可与植入式起搏器芯片相当；若长度扩展至1米，集成晶体管数量有望达到百万级。经过5年攻关，团队形成了系统化解决方案。一上，采用等离子刻蚀对弹性高分子表面进行平整化处理，将粗糙度降至1纳米以下，满足商业光刻要求，并实现与实验室光刻机最高水平相当的精度。另一方面，在弹性衬底上构建致密的聚对二甲苯纳米膜层，形成“硬-软模量异质结构”，既可抵御光刻过程中的溶剂侵蚀，又能显著降低纤维形变时电路层的应变，从而提升结构与功能稳定性。这一制备方法可与现有芯片产业的成熟光刻工艺较好兼容，具备产业转化潜力。“纤维芯片”兼具柔软、可适应复杂形变、可编织等特点，有望为脑机接口、电子织物、虚拟现实等方向提供关键技术支撑，并推动信息、能源、医疗等领域的应用拓展。复旦团队在纤维器件领域已有长期积累，此前率先提出“纤维器件”概念，研发出具备发电、储能、发光、显示、生物传感等功能的30余种新型纤维器件，对应的成果7次发表于《自然》杂志，并获授权国内外发明专利120余项。此次“纤维芯片”的突破，标志着该领域从单一功能器件向集成系统迈出关键一步。
从“把芯片接到纤维上”，到“把芯片做进纤维里”，技术路径的改变往往意味着产业边界的重新划定。纤维芯片的探索，展示了面向真实场景重新设计电子制造范式的可能性。未来，能否在可靠性、规模化制造与系统级集成上持续突破，将决定该成果能否从实验室走向更广泛的应用，也将检验柔性电子在新一轮科技与产业变革中的落点与深度。