打印出來的計算機芯片

被稱為計算機大腦的硅芯片，現在的制造成本實在是太高了!不僅制造用設備售價高達數億美元，成品加工周期竟然需要2周左右(一般要經過20道或更多的工序)。因此美國麻省理_T學院的杰科布森一直在致力于發明一種“桌上工廠”，試圖使之能夠在塑料等基體上用直接打印的方法制造芯片。這是一個多么大膽的設想啊!實現這項技術的關鍵在于，首先要研制出含有納米半導體細粉的墨水，從而打印才可能由普通的噴墨打印機來完成。如果這種設想得以實現，人們將有可能通過互聯網直接下載最新的芯片電路來完成計算機的升級，計算機的硬件制造工藝將由此變得更加人性化。

這種想法對于計算機硬件制造工藝來說，將是一次偉大的革命。如果能夠實現，將在很多方面得到應用，從能夠顯示可變圖像的“壁紙”到傳統的邏輯電路等。它將使得計算機硬件的制造和當前的軟件制造一樣成為一種開放的資源。用幾秒鐘就能在塑料等片基上制造出價格遠低于英特爾奔騰而功能毫不遜色的芯片的設想，已經成為杰科布森和他那些不知疲倦的學生的最大興趣和奮斗目標。

杰科布森小組目前的優勢在于“半導體墨水”合成方面的巨大進展。該小組已經找到一種合成大小在100個原子左右的無機半導體納晶懸浮液(墨水)的方法，使得打印可以在低于300℃的條件下完成，從而也使得基體材料的選擇范圍較大，其中包括一般的塑料薄片。這種墨水中的半導體微粒尺寸約200 nm，與英特爾奔騰芯片中的晶體管尺寸相近。

杰科布森墨水中的無機微粒和一般墨水中的顏料微粒尺寸相近，所以可用噴墨打印機來實現打印的工作，還可利用多層打印的方法制造復雜電路。重要的是，所有這一切都可以在工作臺上通過類似于印刷的方法來完成，不僅工作溫度低于300℃，不需要超凈車間和昂貴的加工系統，而且制造周期也非常之短。相比之下，傳統的晶體半導體材料如Si、CdSe和GaAs等的熔點都高于1000℃，為了避免在高溫下有害雜質進入，工作場所必須達到超凈水平。

人們預見到，用這種方法制造出來的具有識別功能的高智能化標志或標簽，可以有效地加速例如超市的貨款收付過程。類似的智能化標簽和通過邏輯電路實現的識別系統，將會有更加廣闊的應用前景。

目前，這項研究還在起始階段，實現在塑料基體上用打印的方法集成數以百萬計的晶體管并構成高效邏輯電路的目標仍然相當遙遠。杰科布森用陽文或陰文印章的辦法制成的簡單“芯片”其分辨率仍然較低，邏輯運算速度雖然比有機晶體管制成的電路要快一個量級，但是比起用傳統工藝制成的芯片仍然要慢得多。要真正實現和英特爾奔騰芯片并駕齊驅的目標，還有一段艱苦而漫長的路要走。

杰科布森的這項極富挑戰性的研究計劃給我們的啟示在于，人們應當重視從那些似乎要被淘汰的包括像印刷術這樣一些極其古老的技術中，發掘隱含的寶貴科技經驗并使之與新技術要求結合起來，就有可能用比較熟悉的手段和比較成熟的技術來完成某個具有極大創新意義的研究目標。杰科布森從古老的印刷術和印章以及近代噴墨打印技術中所繼承并發展的技術，應當認為是以上認識的一個典范。基礎知識和技能的教育價值對社會持續發展的作用也由此充分地得到體現。

閱讀與思考

全新的構想和重大的發明根植于人們早已熟知的傳統知識或技術，在科學發展史上并非孤例。杰科布森的事例便我們對“溫故而知新”的教誨有了遠遠超出字面含義的認識。此外，杰科布森的“墨水”屬于納米技術的應用，體現了納米材料的主要特點，有興趣的同學不妨再深入想一想。