打印出来的计算机芯片计算机基础大一考试题

时间：2019-01-09 03:27:30　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　被称为计算机大脑的硅芯片，现在的制造成本实在是太高了!不仅制造用设备售价高达数亿美元，成品加工周期竟然需要2周左右(一般要经过20道或更多的工序)。因此美国麻省理_T学院的杰科布森一直在致力于发明一种“桌上工厂”，试图使之能够在塑料等基体上用直接打印的方法制造芯片。这是一个多么大胆的设想啊!实现这项技术的关键在于，首先要研制出含有纳米半导体细粉的墨水，从而打印才可能由普通的喷墨打印机来完成。如果这种设想得以实现，人们将有可能通过互联网直接下载最新的芯片电路来完成计算机的升级，计算机的硬件制造工艺将由此变得更加人性化。
　　这种想法对于计算机硬件制造工艺来说，将是一次伟大的革命。如果能够实现，将在很多方面得到应用，从能够显示可变图像的“壁纸”到传统的逻辑电路等。它将使得计算机硬件的制造和当前的软件制造一样成为一种开放的资源。用几秒钟就能在塑料等片基上制造出价格远低于英特尔奔腾而功能毫不逊色的芯片的设想，已经成为杰科布森和他那些不知疲倦的学生的最大兴趣和奋斗目标。
　　杰科布森小组目前的优势在于“半导体墨水”合成方面的巨大进展。该小组已经找到一种合成大小在100个原子左右的无机半导体纳晶悬浮液(墨水)的方法，使得打印可以在低于300℃的条件下完成，从而也使得基体材料的选择范围较大，其中包括一般的塑料薄片。这种墨水中的半导体微粒尺寸约200 nm，与英特尔奔腾芯片中的晶体管尺寸相近。
　　杰科布森墨水中的无机微粒和一般墨水中的颜料微粒尺寸相近，所以可用喷墨打印机来实现打印的工作，还可利用多层打印的方法制造复杂电路。重要的是，所有这一切都可以在工作台上通过类似于印刷的方法来完成，不仅工作温度低于300℃，不需要超净车间和昂贵的加工系统，而且制造周期也非常之短。相比之下，传统的晶体半导体材料如Si、CdSe和GaAs等的熔点都高于1000℃，为了避免在高温下有害杂质进入，工作场所必须达到超净水平。
　　人们预见到，用这种方法制造出来的具有识别功能的高智能化标志或标签，可以有效地加速例如超市的货款收付过程。类似的智能化标签和通过逻辑电路实现的识别系统，将会有更加广阔的应用前景。
　　目前，这项研究还在起始阶段，实现在塑料基体上用打印的方法集成数以百万计的晶体管并构成高效逻辑电路的目标仍然相当遥远。杰科布森用阳文或阴文印章的办法制成的简单“芯片”其分辨率仍然较低，逻辑运算速度虽然比有机晶体管制成的电路要快一个量级，但是比起用传统工艺制成的芯片仍然要慢得多。要真正实现和英特尔奔腾芯片并驾齐驱的目标，还有一段艰苦而漫长的路要走。
　　杰科布森的这项极富挑战性的研究计划给我们的启示在于，人们应当重视从那些似乎要被淘汰的包括像印刷术这样一些极其古老的技术中，发掘隐含的宝贵科技经验并使之与新技术要求结合起来，就有可能用比较熟悉的手段和比较成熟的技术来完成某个具有极大创新意义的研究目标。杰科布森从古老的印刷术和印章以及近代喷墨打印技术中所继承并发展的技术，应当认为是以上认识的一个典范。基础知识和技能的教育价值对社会持续发展的作用也由此充分地得到体现。
　　
　　阅读与思考
　　
　　全新的构想和重大的发明根植于人们早已熟知的传统知识或技术，在科学发展史上并非孤例。杰科布森的事例便我们对“温故而知新”的教诲有了远远超出字面含义的认识。此外，杰科布森的“墨水”属于纳米技术的应用，体现了纳米材料的主要特点，有兴趣的同学不妨再深入想一想。

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