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微型芯片:开启数码制造的技术革命
http://www.cww.net.cn   2013年4月14日 15:10    

加利福尼亚州帕洛阿尔托——在显微镜下,四个硅片——被称为微型芯片(chiplets)的电子电路——表演了一支复杂动感的舞蹈,仿佛是受控于一个隐藏的木偶大师。接着,它们按照指令精准地排列出一个电路图案,每一个硅片都位于正确的接触点。

在施乐公司(Xerox)的帕洛阿尔托研究中心(Palo Alto Research Center,简称PARC)展示的这项技术,是一种新型电子产品制造系统的一部分。该系统借鉴了施乐公司在上世纪70年代的发明:激光打印机。

这项技术一旦完善,就可以成就一个桌面制造厂,为各种的电子设备“打印”电路,这些设备包括有弹性的智能手机,即使你坐在上面也不会破;还有新型机器手的柔软、敏感皮肤;以及具备智能感应功能的医用绷带,能收集你的健康数据,用后即可丢弃。

今天的芯片是用大片的晶圆(wafer)制造的,每片晶圆上都有数百个指甲盖大小的晶粒(die),每个晶粒里都有相同的电路。这些晶圆被切割成独立的晶粒后会分别封装,然后再在印刷电路板上重新组合,每个电路板都可能容纳几十甚至几百个芯片。

PARC的研究人员则在设想一种截然不同的模型。在美国国家科学基金(National Science Foundation)和国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,简称Darpa)的资助下,他们设计出一个类似激光打印机的机器,能精确地将几万乃至几十万个微型芯片准确地放在一个平面的正确位置上,每个微型芯片的大小不超过一粒沙子。

这些芯片可以是微处理器或计算机内存,还可以是制造完整计算机系统所需的其他电路。它们也可以是微机电系统(microelectromechanical systems,简称MEMS)一类的模拟器件,用于感应温度、压力或运动。

在PARC研究人员的设想里,这种新型制造系统可被用来制造定制的计算机,每次仅制造一台,也可以被用作3D打印系统的一部分,以制造直接内置计算机系统的智能设备。

这仍是一项未来技术。研究人员还需要多年才能在比一秒还要短很多的时间里同时把数万或数十万个电路放在准确的位置。他们也承认,要想制造出可堪商用的系统,这只是第一步。

然而,如果PARC的研究人员获得成功,他们将颠覆硅谷50年来的传统智慧。

生产射频标识(RFID)设备的硅谷企业Alien Technology在另一项类似但相对简单的技术上占据着前沿地位。这种被称为流体自组装(Fluidic Self Assembly)的基本概念是让一种称为“纳米块”的小型集成电路悬浮在液体中,然后在一个平面上流淌,纳米块随即掉入跟自己的形状相符的小孔中。

五十年来,计算机生产的传统思维是以每两年翻一番的速度把更多的晶体管塞到指甲盖大小的芯片中,从而让计算机更快、更强大。而上述的两种思路都彻底颠覆了这种思维。

这种新生的印刷技术提出了一个离经叛道的理念:为什么一定要把尽可能多的晶体管塞到一个小空间里,为什么不把晶体管涂抹在一个更大的平面上呢?

此外,这项研究也许会对经济产生极其巨大的影响——在制造业开启一个全新的数码时代,堪比30年前激光打印技术在出版业掀起的革命。

这种技术可以取代现在需要工厂才能组装的电路板,对现在这个遍布全球、需要雇佣成千上万工人的供应链进行大幅压缩。

同时它也是众多和3D打印相关的技术之一,后者是公众极为关注的领域,已经有人开始担心今后一切都可以在家里制造——从工具到枪支。

去年12月,麻省理工学院(MIT)比特和原子研究中心(Center for Bits and Atoms)负责人、物理学家尼尔·葛申菲尔德(Neil Gershenfeld)在《外交事务》(Foreign Affairs)杂志上撰文称:“数码制造技术可以根据个人需求,在任何地点、任何时间去设计和制造实体物品。”

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来源:雷锋网   编 辑:王熙
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