复旦大学Nature开年成果：可弯曲纤维芯片集成十万晶体管
无需拿出手机，衣服袖口就能显示导航？跑步时衣服可以直接显示运动数据甚至能够播放视频？1 月 22 日凌晨，复旦大学教授彭慧胜、陈培宁团队在 Nature 发表开年顶刊论文，他们造出一种全新的纤维芯片，为上述场景的实现带来了可能。
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（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
传统芯片以“片”为单位，但是本次纤维芯片却是以“根”为单位。纤维芯片的直径只有 0.3 毫米，比多数人的头发还要细，但是里面却集成了 10 万个微型晶体管，信息处理能力媲美一些医疗植入式芯片。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
假如将纤维芯片的长度拓展到 1 米，其集成晶体管的数量有望提升至百万级别，这将让其能够比肩经典计算机中央处理器的集成能力。它可以承受 1 毫米半径的弯曲、20% 的拉伸形变，也可以被随意打结，被重达 15.6 吨的卡车压过、甚至被水洗上百次之后，性能依然十分稳定。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
纤维芯片还像毛线一样柔软，既可以弯曲也可以编织。这将让未来的智能穿戴设备彻底改变模样，它将让 VR 手套可以精准模拟触感，医疗检测设备可以像创可贴一样贴在身上，同时还能完成脑信号的探测与处理。
（来源：复旦大学）
这款纤维芯片不仅可以存储信息，还是一个完整的、微缩的信息处理中心。过去，制造一个能够检测心率的智能手环，可能需要一根纤维来测量心跳，一根纤维来供电，还需要连接一块外部的硬质芯片来处理数据。而纤维芯片则在具有弹性的高分子纤维内实现了大规模集成电路，让供电、传感、显示和信号处理所有这些功能都被被集成到一根线里。
与此同时，纤维芯片的制备方法还可以和现有光刻工艺兼容，很有希望与产业界实现高效对接。目前，通过研发原型装置该团队已经建立了标准化制备路线，初步实现了纤维芯片的实验室级别规模化制备。总的来说，纤维芯片突破了传统硅基芯片的研究范式，为纤维电子系统开辟了全新的集成路径，能为脑机接口、电子织物和虚拟现实等产业提供新的技术支持。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
兼容现有光刻工艺，智能穿戴革命在即
在这根纤维芯片里，有着不同的功能段：传感段可以像皮肤一样感受外界的触摸、压力甚至生物电信号；处理段内部的纤维芯片可以快速处理传感段传来的信息并做出判断；供电段能够收集体温差产生的电能并存起来给自己供电；显示段就像微型的 LED 灯一样，能把处理结果用光显示出来。
（来源：复旦大学）
未来假如我们穿上一件使用这种纤维芯片编织而成的 T 恤，T 恤自己就能感知我们的运动状态。
这种 T 恤不仅有望在袖口显示心率，甚至当我们触摸衣服的某个位置时还可以改变所显示的图案，而这一切都不需要连接手机或者任何外部设备，衣服自己就能完成从感知、到思考、再到反应的整个闭环。
在开会之前衣服领子上显示的内容可以提醒下一个日程是什么，整件衣服也可以变成一块柔软的屏幕播放自己喜欢的视频。能够做到这些是因为每根纤维里都有独立的驱动电路，衣服上的每一个像素点都能被单独控制，故能实现像手机屏幕一样精细的显示效果。
这种纤维芯片还能用于打造更加友好的脑机接口。
当前的脑机接口设备往往需要将探针植入大脑，然后再连接体外的一大堆硬邦邦的信号处理设备，既不方便也存在风险。而本次团队基于纤维芯片造出了一款超细的神经探针纤维，直径只有 50 微米差不多是头发丝的一般那么细，但是上面却集成了上千个微型电极和信号处理电路。
这款超细纤维能够集成 1,024 通道/厘米的高密度传感刺激电极阵列和信号与处理电路，所采集到的神经信号信噪比达到 7.5db，基本和商用设备持平，同时它的柔性和脑组织大致相当，生物相容性十分突出。
也就是说，这根极其柔软的纤维可以更好地与大脑组织进行兼容，并能直接在内部处理微弱的脑电信号，然后将其转换为清晰的指令，最终能让未来的脑机接口更小巧、更安全和更高效。
纤维芯片也能带来触摸感更真实的虚拟现实体验。
现在的 VR 手套里面塞满了硬质的传感器和线路，戴久了又闷又勒，而且很难精准地触摸不同物体比如丝绸和木头的真实质感。使用纤维芯片编织的智能手套的话，它本身就像一层薄薄的棉布手套，透气又柔软。
它上面织入了密密麻麻的微小感应点和刺激点。当你在虚拟世界里抓起一个玻璃杯的时候，手套上的对应点会给你带来精确的压感；当你抚摸一只虚拟小狗的时候，手套会让你的指尖感受到毛茸茸的触觉；游戏玩家佩戴纤维芯片做成的手套，可以逼真地触摸虚拟道具；医生戴着纤维芯片做远程手术，能够清晰地感知脏器硬度。
目前，该团队正和复旦大学附属中山医院的合作者探索将纤维芯片用于心血管介入器械之中，未来有望帮助医生更精准地做手术。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
这款纤维芯片既保持了纤维本身柔软和可编制的特性，也实现了电阻、电容、二极管、晶体管等电子元件的高精度互连，光刻精度达到了实验室级别光刻机的最高水平，未来可以将发光模块和传感模块等集成在一根纤维上，形成无需外接设备的全闭环系统，最终有望实现自供能。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
灵感来自卷寿司
很多人可能都知道，传统芯片是在坚硬的硅片上雕刻出来密密麻麻的电路，这就像在石板上刻字一样，但如果想把这样的芯片穿在身上可能会觉得硌得慌。因此，把芯片做得像织物一样柔软，一直是该团队的努力目标之一。
然而，在柔软又有弹性的材料上盖出来精密的电路大楼，还要保证这栋大楼在被拉伸、拧成麻花甚至被水洗之后都不会倒塌，是一个巨大的挑战。
研究团队从卷寿司中获得了灵感。他们找到了一张富有弹性的薄膜，然后使用非常精细的光刻技术画出电路图案，接着就像在紫菜上铺好米饭和食材一样，把这张薄膜卷起来形成了一根细长的纤维。这样一来，纤维内部就不再是一层，而是许多层电路叠在一起，这极大增加了空间利用率。基于这一原理，他们把这种方法叫做多层旋叠架构。
（来源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）
为了让架构更加稳固，他们使用了以下两个办法：
首先是给电路穿上防护衣，即在电路周围涂上一种特殊的材料，这样一来既能保护电路又不会受到加工溶剂的伤害，同时还能像减震器一样在纤维弯曲的时候分散压力，给脆弱的电路带来保护让其不至于断裂；
其次是增加地基的粘性，在卷曲薄膜的时候他们加入了一层半凝固的胶水层，卷后之后再让它彻底固化，这时各层电路之间就会牢牢地粘在一起，无论怎么弯折都不会散开。通过这些巧思，他们最终做出了这款纤维芯片。
另据悉，该团队最初主要研究纤维太阳能电池和纤维锂电池，十几年来拓展出了包含发光、显示、储能和生物传感在内的 30 多种功能纤维器件，相关论文 7 次被 Nature 收录，部分技术已被用于汽车厂商的终端产品上。
对于未来计划，该团队希望打造出一种基于纤维芯片的电子织物，这种电子织物不是一种产品意义上的软件，但在物理性质上更像是一种真正的“软”件。届时，电子织物这种软软的物件或许能够实现像手机和电脑一样高效的信息交互，让普普通通的衣服也能实现一鱼多吃。
参考资料：
相关论文 https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0
https://sghexport.shobserver.com/html/baijiahao/2026/01/22/1698681.html
https://mp.weixin.qq.com/s/5mQ833bojmp7EpS9xHkafw
运营/排版：何晨龙
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