復旦開年首篇Nature！造出纖維芯片，集成10萬晶體管，可彎可計算

無需拿出手機，衣服袖口就能顯示導航？跑步時衣服可以直接顯示運動數據甚至能夠播放視頻？1 月 22 日凌晨，復旦大學教授彭慧勝、陳培寧團隊在 Nature 發表開年頂刊論文，他們造出一種全新的纖維芯片，為上述場景的實現帶來了可能。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

傳統芯片以“片”為單位，但是本次纖維芯片卻是以“根”為單位。纖維芯片的直徑只有 0.3 毫米，比多數人的頭發還要細，但是里面卻集成了 10 萬個微型晶體管，信息處理能力媲美一些醫療植入式芯片。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

假如將纖維芯片的長度拓展到 1 米，其集成晶體管的數量有望提升至百萬級別，這將讓其能夠比肩經典計算機中央處理器的集成能力。它可以承受 1 毫米半徑的彎曲、20% 的拉伸形變，也可以被隨意打結，被重達 15.6 噸的卡車壓過、甚至被水洗上百次之后，性能依然十分穩定。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

纖維芯片還像毛線一樣柔軟，既可以彎曲也可以編織。這將讓未來的智能穿戴設備徹底改變模樣，它將讓 VR 手套可以精準模擬觸感，醫療檢測設備可以像創可貼一樣貼在身上，同時還能完成腦信號的探測與處理。

（來源：復旦大學）

這款纖維芯片不僅可以存儲信息，還是一個完整的、微縮的信息處理中心。過去，制造一個能夠檢測心率的智能手環，可能需要一根纖維來測量心跳，一根纖維來供電，還需要連接一塊外部的硬質芯片來處理數據。而纖維芯片則在具有彈性的高分子纖維內實現了大規模集成電路，讓供電、傳感、顯示和信號處理所有這些功能都被被集成到一根線里。

與此同時，纖維芯片的制備方法還可以和現有光刻工藝兼容，很有希望與產業界實現高效對接。目前，通過研發原型裝置該團隊已經建立了標準化制備路線，初步實現了纖維芯片的實驗室級別規模化制備。總的來說，纖維芯片突破了傳統硅基芯片的研究范式，為纖維電子系統開辟了全新的集成路徑，能為腦機接口、電子織物和虛擬現實等產業提供新的技術支持。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

兼容現有光刻工藝，智能穿戴革命在即

在這根纖維芯片里，有著不同的功能段：傳感段可以像皮膚一樣感受外界的觸摸、壓力甚至生物電信號；處理段內部的纖維芯片可以快速處理傳感段傳來的信息并做出判斷；供電段能夠收集體溫差產生的電能并存起來給自己供電；顯示段就像微型的 LED 燈一樣，能把處理結果用光顯示出來。

（來源：復旦大學）

未來假如我們穿上一件使用這種纖維芯片編織而成的 T 恤，T 恤自己就能感知我們的運動狀態。

這種 T 恤不僅有望在袖口顯示心率，甚至當我們觸摸衣服的某個位置時還可以改變所顯示的圖案，而這一切都不需要連接手機或者任何外部設備，衣服自己就能完成從感知、到思考、再到反應的整個閉環。

在開會之前衣服領子上顯示的內容可以提醒下一個日程是什么，整件衣服也可以變成一塊柔軟的屏幕播放自己喜歡的視頻。能夠做到這些是因為每根纖維里都有獨立的驅動電路，衣服上的每一個像素點都能被單獨控制，故能實現像手機屏幕一樣精細的顯示效果。

這種纖維芯片還能用于打造更加友好的腦機接口。

當前的腦機接口設備往往需要將探針植入大腦，然后再連接體外的一大堆硬邦邦的信號處理設備，既不方便也存在風險。而本次團隊基于纖維芯片造出了一款超細的神經探針纖維，直徑只有 50 微米差不多是頭發絲的一般那么細，但是上面卻集成了上千個微型電極和信號處理電路。

這款超細纖維能夠集成 1,024 通道/厘米的高密度傳感刺激電極陣列和信號與處理電路，所采集到的神經信號信噪比達到 7.5db，基本和商用設備持平，同時它的柔性和腦組織大致相當，生物相容性十分突出。

也就是說，這根極其柔軟的纖維可以更好地與大腦組織進行兼容，并能直接在內部處理微弱的腦電信號，然后將其轉換為清晰的指令，最終能讓未來的腦機接口更小巧、更安全和更高效。

纖維芯片也能帶來觸摸感更真實的虛擬現實體驗。

現在的 VR 手套里面塞滿了硬質的傳感器和線路，戴久了又悶又勒，而且很難精準地觸摸不同物體比如絲綢和木頭的真實質感。使用纖維芯片編織的智能手套的話，它本身就像一層薄薄的棉布手套，透氣又柔軟。

它上面織入了密密麻麻的微小感應點和刺激點。當你在虛擬世界里抓起一個玻璃杯的時候，手套上的對應點會給你帶來精確的壓感；當你撫摸一只虛擬小狗的時候，手套會讓你的指尖感受到毛茸茸的觸覺；游戲玩家佩戴纖維芯片做成的手套，可以逼真地觸摸虛擬道具；醫生戴著纖維芯片做遠程手術，能夠清晰地感知臟器硬度。

目前，該團隊正和復旦大學附屬中山醫院的合作者探索將纖維芯片用于心血管介入器械之中，未來有望幫助醫生更精準地做手術。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

這款纖維芯片既保持了纖維本身柔軟和可編制的特性，也實現了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連，光刻精度達到了實驗室級別光刻機的最高水平，未來可以將發光模塊和傳感模塊等集成在一根纖維上，形成無需外接設備的全閉環系統，最終有望實現自供能。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

靈感來自卷壽司

很多人可能都知道，傳統芯片是在堅硬的硅片上雕刻出來密密麻麻的電路，這就像在石板上刻字一樣，但如果想把這樣的芯片穿在身上可能會覺得硌得慌。因此，把芯片做得像織物一樣柔軟，一直是該團隊的努力目標之一。

然而，在柔軟又有彈性的材料上蓋出來精密的電路大樓，還要保證這棟大樓在被拉伸、擰成麻花甚至被水洗之后都不會倒塌，是一個巨大的挑戰。

研究團隊從卷壽司中獲得了靈感。他們找到了一張富有彈性的薄膜，然后使用非常精細的光刻技術畫出電路圖案，接著就像在紫菜上鋪好米飯和食材一樣，把這張薄膜卷起來形成了一根細長的纖維。這樣一來，纖維內部就不再是一層，而是許多層電路疊在一起，這極大增加了空間利用率。基于這一原理，他們把這種方法叫做多層旋疊架構。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0）

為了讓架構更加穩固，他們使用了以下兩個辦法：

首先是給電路穿上防護衣，即在電路周圍涂上一種特殊的材料，這樣一來既能保護電路又不會受到加工溶劑的傷害，同時還能像減震器一樣在纖維彎曲的時候分散壓力，給脆弱的電路帶來保護讓其不至于斷裂；

其次是增加地基的粘性，在卷曲薄膜的時候他們加入了一層半凝固的膠水層，卷后之后再讓它徹底固化，這時各層電路之間就會牢牢地粘在一起，無論怎么彎折都不會散開。通過這些巧思，他們最終做出了這款纖維芯片。

另據悉，該團隊最初主要研究纖維太陽能電池和纖維鋰電池，十幾年來拓展出了包含發光、顯示、儲能和生物傳感在內的 30 多種功能纖維器件，相關論文 7 次被 Nature 收錄，部分技術已被用于汽車廠商的終端產品上。

對于未來計劃，該團隊希望打造出一種基于纖維芯片的電子織物，這種電子織物不是一種產品意義上的軟件，但在物理性質上更像是一種真正的“軟”件。屆時，電子織物這種軟軟的物件或許能夠實現像手機和電腦一樣高效的信息交互，讓普普通通的衣服也能實現一魚多吃。

參考資料：

相關論文 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

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