[2011.4.5] 你的柔性朋友

2011-4-7 08:08| 发布者: Somers| 查看: 9141| 评论: 20|原作者: mzxmm

摘要: 硅是制造电脑芯片的好材料。

科技观察

你的柔性朋友

Apr 5th 2011, 9:18 by The Economist online

硅是制造电脑芯片的好材料。经过适当的渗透处理后，它是一种性能优越的半导体，而且它的原料——沙子——几乎是取之不竭的。然而即使沙子是便宜的，但要从中提炼出适用于生产芯片的硅晶元来却是昂贵的——实际上，跟制造芯片本身一般贵。生产现代的微处理器需要建造价值十亿美元被称为芯片加工厂（fab）的生产车间，以在其表面蚀刻出使其得以运作的微型电子元器件。再加上，硅芯片既坚且硬，这使得它在某些场合下的应用受到限制，比如说能弯折的显示屏。出于上述原因，工程师长久以来一直梦想用一种更便宜以及更易弯曲的材料来打造芯片——比如说，塑料。而比利时勒芬（Leuven）一所半导体研究中心IMEC(比利时微电子研究中心)的Jan Genoe 与其同事现在已对此作出突破。该成果确实还不足以驱动一台现代个人计算机。它更类似于某种上世纪七十年代的便携计算器。但这是通往实现热议的塑料电子学设想之路的一步，而且可能是重要的一步。

该芯片的基板是聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜，一种类似于用于制造瓶子和三明治外包装的塑料。电子组件——四千个晶体管组成的逻辑门电路所形成的微处理器核心——使用并五苯材料制成，这是一种易弯曲的有机材料，能作为某种半导体使用。成品能以六赫兹的速度运行，约是典型手提电脑运行速度的百万分之一。它仅仅能够处理八比特（八位二进制数）一组的信息，相形之下，当今计算机处理器能处理64比特或者128比特一组的数据。尽管其性能将不断改善，但此时此刻，它只能运行一个由16条指令组成的简单程序，计算输入信号的平均值（一块包含路由电话呼叫或者数字信号处理功能的芯片可能要用到的一些参数）。

对于构造他的新型芯片，Genoe博士首先在聚萘二甲酸乙二醇酯基板上放置一层黄金细丝网，其被作为连接晶体管的电路。然后在其上覆盖一层塑料绝缘膜，以及另一层黄金薄膜。最后在顶层覆盖一层并五苯就大功告成了。晶体管在预先安排好的位置上以“光刻法”蚀刻出来，芯片加工厂制造硅芯片时所使用的也是这种工艺。由于并五苯晶体管要比硅晶体管大得多，对其进行工业化生产将不必建造价值十亿美元的工厂。

在实际使用中，Genoe博士需要两块芯片来建造他的塑料芯片。一块进行实际处理工作，另一块用于存储指挥处理器工作的指令。在现代计算机中，这些指令被存储在一块被称为“非易失性”存储器上，而这块存储器属于处理器本身的一部分。然而，仍没有人找到用有机晶体管制造“非易失性”存储器的方法。

事实上，在芯片制造全过程中，这些都还算不上难题。在并五苯晶体管的性能未能稳定之前，合格的并五苯芯片将不能被制造出来。Genoe博士的真知灼见体现在他给出了解决并五苯晶体管不稳定性的方法。硅晶体管几乎算是均质的，所以它的运行状况是可以预测的。而由并五苯制成的晶体管则全然不同。而要令处理器正常工作，需要数千个晶体管协调一致地运作。即便是其中一个晶体管出状况，计算过程都会因此崩溃。Genoe博士通过给每个晶体管配上一个并五苯稳压器克服了这一难题。这使得并五苯晶体管的输出变得有规律。

当然了，塑料微处理器将不会作为计算机微处理器去取代硅芯片。但Genoe博士在这项研究中的合作伙伴Paul Heremans认为，它们能在某些特定场合大显身手。一项明显的用途是用作零售货物的射频识别（RFID）标签。它无需对条形码进行激光扫描就能在结帐处辨别货物，从而简化了售卖程序。现用射频识别芯片未能得到广泛使用的一大因素正是它的价格。而并五苯版的射频识别芯片将会更便宜。可能的应用还包括：能弯折的显示屏以及类似于内嵌塑料计算器的钞票那样的事物。说句老实话，这确实很像是上世纪七十年代的东东。