Trung Quốc lập kỳ tích thu nhỏ chip bán dẫn thành sợi mỏng như tóc người

Các nhà khoa học Trung Quốc đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực vi điện tử linh hoạt, khi chế tạo thành công chip sợi hoàn toàn linh hoạt, trong đó các mạch điện tử được tích hợp và nhúng trực tiếp bên trong các sợi đàn hồi có đường kính mỏng tương đương sợi tóc người, nhưng vẫn đạt mật độ tích hợp sánh ngang với bộ xử lý trung tâm (CPU) của máy tính.

Trong những năm gần đây, điện tử dựa trên sợi đã phát triển nhanh chóng, chủ yếu phục vụ các chức năng như truyền năng lượng, cảm biến và thu thập dữ liệu, qua đó thúc đẩy sự hình thành của lĩnh vực dệt may điện tử (e-textiles). Tuy nhiên, các hệ thống trước đây vẫn phụ thuộc vào linh kiện cứng gắn ngoài, hạn chế đáng kể mức độ tích hợp và tính linh hoạt.

Nghiên cứu mới đã nâng cấp căn bản khái niệm điện tử sợi, bằng cách phát triển các mạch tích hợp thực thụ ở dạng sợi, cho phép từng sợi riêng lẻ hoạt động như một chip hoàn chỉnh hoặc một phần tử hiển thị, tương đương bóng bán dẫn trong vi mạch truyền thống. Điều này mở ra khả năng vải dệt có thể giặt bằng máy nhưng vẫn hoạt động như máy tính, màn hình hiển thị hoặc thiết bị điện tử thông minh.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào thứ Năm. Công trình do Peng Huisheng, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, hiện công tác tại Đại học Phúc Đán, dẫn dắt.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một kiến trúc thiết bị hoàn toàn mới mang tên mạch tích hợp sợi (Fiber Integrated Circuit – FIC). Thay vì chế tạo vi mạch trên chất nền phẳng, cứng như trong công nghệ bán dẫn truyền thống, các nhà khoa học xây dựng các mạch chức năng trên một chất nền đàn hồi, sau đó cuộn cấu trúc này lại thành một sợi mảnh, tương tự cách cuộn một tờ giấy thành ống trụ.

Cách tiếp cận này cho phép tái cấu trúc hình học của vi mạch mà không làm suy giảm hiệu năng điện tử. Mặc dù có đường kính chỉ tương đương sợi tóc người, mỗi sợi FIC vẫn đạt mật độ lên tới 100.000 bóng bán dẫn trên mỗi centimet, đáp ứng tiêu chuẩn tích hợp quy mô rất lớn (VLSI) trong công nghiệp bán dẫn, đồng thời vẫn duy trì khả năng uốn cong, kéo giãn và biến dạng cơ học.

Theo SCMP