用螺旋结构打造光纤集成电路

纤维电子设备正在将传统纤维和服装转变为新一代可穿戴设备，这些设备能够与人体和环境主动交互，从而塑造未来生活。纤维电子设备已实现几乎所有期望的功能，例如供电、传感和显示功能。然而，构建类似于任何电子产品的智能交互纤维系统的核心——实用的信息处理纤维，仍是尚未解决的难题。在此，我们通过创建具有前所未有的微器件密度和多模态处理能力的纤维集成电路（FIC）填补了这一空白。其集成密度达到每厘米10万个晶体管，有效满足了交互纤维系统的需求。FIC不仅能够像典型的商用算术芯片一样处理数字和模拟信号，还能实现类似于最先进内存图像处理器的高识别精度神经计算。FIC在恶劣使用条件下仍能保持稳定，而这些条件是笨重的平面设备难以承受的，例如10,000次反复弯曲和磨损、拉伸至30%、每厘米180°的扭转，甚至被重达15.6吨的集装箱卡车碾压。FIC的实现使单根纤维中实现闭环系统成为可能，无需任何外部刚性且笨重的信息处理器。我们证明，这种完全柔性的纤维系统为许多前沿应用中期望的交互模式铺平了道路，例如脑机接口、智能纺织品和虚拟现实可穿戴设备。这项工作为推动纤维设备向智能系统发展提供了新的见解。