随着物联网、可穿戴设备及生物医疗电子等领域的飞速发展，对电子器件提出了更高要求：在保持甚至提升性能的必须实现小型化、轻量化、高集成度，并具备出色的柔性与共形能力。基于层叠网格的设计范式，为高集成度小型化柔性电子器件的实现开辟了一条极具潜力的技术路径。
层叠网格设计的核心在于将传统二维平面电路与元器件，通过精密设计与制造工艺，在三维空间内进行垂直堆叠与集成。这种结构充分利用了Z轴方向的空间，从而在有限的平面投影面积内，大幅提升了功能密度。网格化则是指将互联线路、功能单元（如传感器、晶体管、天线、储能单元等）以网格状图案进行布局与连接。这种网格结构不仅提供了机械柔性所需的可拉伸、可弯曲特性，还确保了电信号与能量在复杂形变下的稳定传输与分布。
在高集成度小型化柔性电子器件的具体设计中，层叠网格技术展现出多方面的优势：
- 空间利用率最大化：通过多层薄膜材料的堆叠，将传感、处理、通信、供能等不同功能的模块垂直集成于同一器件内，实现了系统级芯片（SoC）或系统级封装（SiP）在柔性基底上的类比，显著缩小了器件整体 footprint。
- 异质集成与功能多样化：层叠结构允许在不同层级使用不同的材料（如半导体、导体、介电体、弹性体）和工艺。例如，底层可集成硅基CMOS芯片用于高性能计算，中间层布置有机半导体传感器或石墨烯电极，顶层则构建柔性天线或能量收集器，从而实现硅基高性能与新兴柔性材料的优势互补。
- 性能优化与干扰抑制：精心设计的层间介电层和网格化地/电源平面，可以有效隔离数字、模拟、射频等不同功能电路，减少串扰和电磁干扰，提升整体信噪比和系统稳定性，这对于高度集成的混合信号系统至关重要。
- 机械鲁棒性与柔性增强：网格化的互联线路本身具有可拉伸性，而层叠结构通过中性机械面设计，可以将脆性功能组件（如硅芯片）置于应变中性层，使其在器件弯曲、拉伸时承受最小应力，从而保护核心元件，实现整体器件的可靠柔性。
实现基于层叠网格的高性能柔性电子器件也面临诸多挑战：
- 制造工艺复杂性：需要开发与柔性基底兼容的精密多层图形化、对准、薄膜沉积及互连穿孔（via）技术，工艺温度、应力控制要求极高。
- 热管理难题：高集成度带来功率密度上升，在柔性、透气性往往不佳的叠层结构中散热成为瓶颈，需引入导热通路或新型冷却机制。
- 可靠性与耐久性：在反复弯折、拉伸等动态机械载荷下，层间界面结合强度、互联导线的疲劳寿命是决定器件长期可靠性的关键。
- 设计自动化工具缺失：与传统刚性PCB或IC设计相比，适用于三维柔性层叠网格结构的EDA工具尚不成熟，设计周期长，优化困难。
未来发展趋势将集中于新材料（如二维材料、液态金属）、新工艺（如转印、增材制造）、以及跨尺度的协同设计方法。通过材料、结构、工艺与电路设计的深度融合，基于层叠网格的柔性电子器件有望在智能皮肤、植入式医疗设备、柔性显示和共形天线等领域实现革命性应用，真正将高度智能的电子系统无缝集成到我们的生活和环境中。
