戍天九思：“液滴打印”新技术会带来芯片革命吗？

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　　据9月12日《科技日报》报道，我国科学家利用一滴水，成功破解超薄器件难以与三维表面贴合的难题。中国科学院化学研究所等单位的科研人员，开发出一种名为“液滴打印”的新技术，能够将超薄电子器件完整、精准地转移到各种复杂三维曲面上，甚至可在活体组织表面实现无损贴合。这一突破性研究成果12日在线发表于《科学》杂志。

　　“液滴打印”新技术应用前景广泛

　　在可穿戴设备、脑机接口、神经修复等前沿领域，如何将薄如发丝的超薄电子器件完好无损地贴合到生物组织表面，一直是柔性电子技术应用的重大挑战。

　　研究中，科研人员受印刷技术启发，别出心裁地利用一滴水作为转印媒介，在薄膜与目标表面之间形成液体润滑层。该液层不仅能产生均匀的毛细作用力，逐步将薄膜“拉贴”至复杂结构表面，还能让薄膜在液体上有限滑动，有效分散应力，防止破损。通过调控液滴成分，还可实现细胞培养、水下粘附等特殊需求。

　　在实验中，厚度仅150纳米的金薄膜被完美转印到微米级的草履虫表面、蒲公英纤维乃至活体小鼠的大脑皮层和坐骨神经上。科研人员通过光照刺激，成功触发小鼠腿部规律运动，并清晰记录到相应的神经电信号，证明转印后的器件与生物组织实现无损贴合并保持功能稳定。

　　中科院化学所研究员宋延林表示，该技术无需外部加压、不需表面预处理、不使用粘合剂，尤其适用于活体操作与复杂曲面场景，为发展新一代可穿戴设备、神经介入式器件及生物集成系统提供了关键技术支持。

　　“液滴打印”新技术可能颠覆芯片制造工艺

　　传统半导体工艺是 “减法”和“平面光刻” 艺术。即在平整的硅晶圆上，通过沉积、光刻、蚀刻等复杂工艺，一层层地雕刻出电路。这个过程需要超净环境、巨额投资，并且只能在刚性、平坦的表面上进行。

　　而“液滴打印”技术是“加法”制造。像打印机墨水一样，将预先制备好的纳米材料（如纳米线、二维材料等）“打印”到指定位置，极大减少材料浪费。同时，它还能摆脱“平面”束缚。其核心能力是将已成型的超薄微芯片单元（“芯片邮票”）无损地转印到任意弯曲、柔软或不规则的表面上。这意味着芯片不再需要生长在硅晶圆上。

　　因此，“液滴打印”新技术从根本上挑战了传统芯片制造范式，为芯片的形态、集成方式和应用场景开辟了全新维度，有望实现从“平面制造”到“曲面集成”、从“硬质硅基”到“柔性多元”、从“通用芯片”到“专用贴片”的根本性转变。

　　“液滴打印”新技术可能带来芯片应用场景的变革

　　一是生物集成电子——芯片与身体的融合。在脑机接口上应用，可以将记录神经信号的微电极阵列像“纹身贴”一样完美贴合在大脑皮层，实现长期、稳定、高带宽的脑信号读取，为治疗瘫痪、帕金森等疾病和下一代人机交互带来突破。这解决了当前刚性电极与柔软脑组织不兼容的核心难题。

　　在器官监测上应用，将包含传感器、处理器和无线发射器的超薄芯片贴附在心脏、肺部、肌肉甚至胃部，实现实时、原位的健康监测，数据直接无线传输给医生。

　　二是泛在智能——万物皆可“芯片化”。在智能家居上应用，将控制芯片和传感器直接打印在杯子、桌面、墙壁、花瓶上，让整个环境变得智能，而无需嵌入笨重的硬件。

　　在柔性显示与穿戴设备上应用，制造出可拉伸、可折叠、真正“隐形”的电子设备。比如，像创可贴一样贴在皮肤上的健康监测仪，或者直接集成在衣物中的柔性显示屏。

　　三是异质集成与先进封装——提升芯片性能的新路径。传统芯片追求在同一片硅上集成所有功能，但难度和成本激增。“液滴打印”技术可以实现 “异质集成” ，将不同材料、不同工艺、不同功能（如硅基逻辑芯片、化合物半导体射频芯片、光子器件）的微型芯片单元像拼乐高一样，高精度地集成到一个柔性基板上，形成功能更强大的系统。这被认为是延续摩尔定律的重要方向之一。

　　四是航空航天和极端环境应用。可以将超轻、超薄的传感器芯片网络打印在飞机机翼、航天器外壳或桥梁缆索上，用于监测应力、裂纹和温度，实现智能材料的自感知。

　　为什么说这堪称“革命”？

　　一是范式革命。改变了芯片必须“先制造、后封装”的线性流程，实现了“制造即集成”，芯片本身就是可贴装的终端产品。

　　二是材料革命。打破了硅基材料的垄断，使碳纳米管、二维材料、柔性聚合物等新材料更容易应用于芯片制造。

　　三是应用革命。将芯片的应用领域从计算、通信，极大地扩张到了生物医疗、人工智能、物联网等，是真正实现“万物互联”的底层技术基石。

　　当然，这项技术走向大规模产业化还面临良率与可靠性、性能、成本与产业链等诸多挑战。该技术也并非要取代传统硅基芯片在高速计算领域的地位，而是开启了一个全新的赛道：它让芯片从计算核心变成了“智能毛孔”，可以无缝、无感地嵌入任何表面，尤其是生物体和复杂环境之中。这才是它带来芯片应用革命的真正含义——它重新定义芯片是什么、能在哪里用以及能为人类做什么。