admin 芯片是现代电子技术的基础。目前，其信息处理能力基于硅晶圆上构建的高密度晶体管集成电路。在信息方面，人性化不断发展，在 Ley de Moore 的制造过程中不断进步，推动了多个行业的发展。与便携式设备、电子设备和脑计算机接口等新兴设备相关的活动开发，需要灵活地开发信息处理过程中的新设备，与硅芯片的不同之处满足电子设备应用、灵活性、比索缩减和小型化的需求。复旦大学彭惠生/陈培宁团队突破传统硅基芯片研究范式，成功制备大规模集成芯片将电路集成在柔软、弹性的聚合物纤维中，创造出一种全新的信息处理器光纤芯片。这种新型尖端比传统尖端具有独特的优势，例如极其柔软、适应伸长和扭曲等复杂变形以及可编织。有望坚定支持脑机接口、电子织物、虚拟现实等新兴产业转型发展。相关成果于1月22日发表在《自然》杂志上。 芯片从“硬”到“软”在当前智能穿戴设备时代早已存在很大矛盾。也就是说，我们的身体和衣服是柔软的，但赋予它们智能的核心部件——芯片——却是坚硬的。这使得最终的智能织物和设备很难在集成设备中消除“可插拔”物理信息处理模块的尴尬。信息处理是否可以“整合”功能直接进入纤维？彭惠生/陈培宁团队将注意力集中在芯片本身上。他们提出了将芯片形状从“硬芯片”改为“软导线”的大胆想法。但将数以万计的晶体管放入像头发丝一样细且必须自由弯曲的纤维中，就像在头发丝内建造一座“微型城市”一样困难。这项工作没有先例。毕竟，团队正在探索无人区。如何才能在细如发丝的纤维中实现强大的信息处理能力，同时又不牺牲其柔软、弹性和可编织的特性？这被认为是光纤电子领域的“难题”。研究团队打破了“只是在这个架构上做Rubased”的惯性思维，研究人员预测，即使以目前实验室级别的光刻精度，一米长的光纤芯片中集成的晶体管数量也可能达到数百万个级别，这将使得通过经典计算机中央处理单元中晶体管的集成水平。尽管我们计划在“松软的泥地”上建造一座“高层建筑”，但我们仍然需要克服一些与施工有关的问题。虽然传统的芯片光刻工艺基于非常平坦且稳定的硅晶片基板，但弹性聚合物纤维的表面呈现出微观上粗糙和“凹坑”的形态，使得它们在暴露于光刻工艺中常用的溶剂时容易膨胀和变形。同时，其结构无法承受复杂变形造成的破坏。因此，完成“施工”就相当于在“软泥”上盖起一座“高楼”。 。为了实现这一目标，研究团队经过五年的研究，成功开发出一种能够在弹性聚合物材料上直接光刻高密度集成电路的制备路线。他们首先使用等离子电子蚀刻技术可将光纤表面粗糙度降低至商业光刻所需的平整度。接下来，我们在纤维基材上沉积致密的聚对二甲苯纳米膜。这部电影dElastic就像给电路套上一层“柔性铠甲”，不仅能有效抵抗溶剂侵蚀，还能与弹性基材形成“软硬交替”的异质结构。这种结构可以使电路层变形时产生的应力分散，从而使其弯曲和拉伸。即使跌落或被卡车撞击，电路的性能仍保持稳定。据报道，该团队在光纤内实现了每厘米 100,000 个晶体管的高密度集成。通过将晶体管与电阻器和电容器等电子元件有效连接，它们可以实现数字和模拟电路的运行。更重要的是，该制备方法有效兼容当前芯片制造工艺。 “我们的准备“这种方法与主要的光刻工艺兼容，可以在实验室成卷、规模化生产。”复旦大学纤维电子材料与器件研究所研究员陈培宁展示了一卷光纤芯片。这意味着实验室独特的创新技术具备了良好的产业化技术基础。光纤芯片有望构建智能纺织系统，有望为光纤电子系统集成提供新路径，助力从“嵌入”的转变。智能实现中最直观的应用场景就是电子织物。“未来我们的手机和电脑会只是衣服吗？”陈培宁预测，通过直接编织集能量产生和存储、传感、显示和信息处理功能于一体的纤维，我们可以创造出完全柔性的智能织物系统。ms，透气便携。光纤芯片的优势在脑机接口领域也非常重要。传统脑机接口电极阵列需要外部信号处理模块，限制了植入的微创性和长期安全性。依靠光纤芯片技术，研究团队能够将高密度传感/刺激电极阵列和信号预处理电路同时集成到直径仅为50微米的光纤中。 “也就是说，我们可以在将神经信号植入大脑的同时，在现场完成对神经信号的高灵敏度感知和预处理。”复旦大学纤维电子材料与器件研究所博士生王震说。在成果展示中，该团队展示了嵌入纤维芯片的 guSuede 触觉。我也去了那里。虽然它们看起来和普通手套没什么区别，但它们可以准确地模拟真实的手感。阿斯普各种物体。 “这为虚拟宇宙交互和远程显微手术开辟了新的可能性，”复旦大学纺织与电子材料与器件研究所博士生陈科说。 “未来，团队希望与不同领域的学者合作，共同解决重要问题，通过合成制备先进半导体材料，进一步提高器件集成密度，提高信息处理性能，满足更复杂的应用场景的需求。在制备和规模化应用方面，团队已经建立了自主知识产权体系，希望加大与产业界的合作，促进在更广泛的应用领域实现高质量产品。”陈佩宁说道。
（编辑：何欣）