塑料与硅的结合可能带来芯片业的革命

近日，阿肯色州立大学的一组研究人员说，集成了塑料与硅的芯片可以生产出更便宜，好用的设备仪器。
　　 物理学家傅华湘（音译）说，他是利用固态理论来研究这种有机材料与无机半导体的组合。傅和他的团队声称他们已经证明了，这样的混合体可以使芯片既有硅良好的导电性，同时又可以利用塑料优于纯半导体材料之处。与此相关的研究成果已经在《化学物理学报》上面发表。
　　 傅的团队主要研究如何在两层有机聚合物中间加入一层单原子的半导体材料。他们发现，混合体跟纯粹的半导体材料的导电性几乎一样好，但是混合体能量使用更具效率。
　　 傅预计这项技术将有相当广阔的市场前景，利用它可以加工处理，生产出更便宜的半导体芯片。

日本NTT公司昨日发布了一种新型存储介质技术（Info-MICA），一种能记录1GB数据的邮票尺寸大小的透明塑料薄片，可以应用在便携式音频/视频播放器、数码相机一类的数码产品上，并在2005年将这种设计变为现实。
　　 Info- MICA（Infomation- Multilayered Imprinted CArd），用薄膜全息图原理在塑料树脂媒体上记录大容量的数据。产品尺寸为25x25x2mm（长x宽x高），能记录大约1GB的数据，根据研究结果表明在2006年还有可能记录下10GB数据容量或更高的25GB容量。

计算机芯片提速也许还剩十年的路程，基于硅片加工的计算机芯片其运算速度也就可能到头。一方面，单位面积上能够微集成的晶体管数量有极限，现行加工工艺已到了0.13微米，更细微的刻版，0.09， 0.05...微米？如按现行方式基本上到头。另一方面的原因在于金属的物理特性，毕竟运算信号一秒钟要在成百万条电路和成千万个晶体管中跑，芯片材料的导电性能也将制约运算速度。

塑料芯片

如果说激光芯片是让芯片速度鸟枪换炮的话，那么塑料芯片则使芯片的加工成本轻如鸿毛，加工条件易如反掌。欧美科学家正试样新型有机分子材料，期望开发出价廉物美，随用随扔的塑料半导体芯片，其速度和功能与硅片电路指挥控制的笔记本LCD显示屏的一样。

塑料芯片易于大批量加工生产，它将创建出全新一代计算机元件，办公设备，手握装置和玩具市场。也许不用太久，我们将看到超轻型PalmPDA，可以把它象皮包一样对折，放进裤兜里。或者是有人背着可以卷成筒的活化矩阵显示屏，需要浏览是张开，不用时卷起好收藏。所有这样的用品价格便宜到顺手扔弃也不觉得可惜。

用塑料做半导体，做晶体管看似荒唐之极，更不用说科学家要 ”弄假成真"。因为人人皆知塑料不是导体，反而是绝缘体。但其实不然，从电学角度，塑料有空子可钻。去年，BM，菲利普，贝尔实验室，麻省理工学院等分别开发出新型塑料半导体。这些塑料半导体在接近室温下加工，采用常规化学溶剂，因此加工成本低廉。虽然这还仅仅处于试验阶段，但塑料芯片已显示出重量轻巧，容易卷折的特性，而且还可方便喷涂在低价塑料材料上，从而取代硅材和玻璃。

IBM的科学家Kagan说，这启开了整整全新一大类机会。如果我们能以低成本工艺和常温加工塑料晶体管，你将可以想象我们身边的电子设备不知会增加好多。

这一时刻一时半会儿还不会来临。科学家们预言有5－15年的时间跨度，塑料芯片才会大规模生产。同时，没有人说塑料芯片将取代传统硅体芯片。塑料芯片不会在同一层面与硅体芯片竞争。塑料芯片将只会在一个特定的市场中应用，而这类市场已有定位。比如，采用塑料芯片的柔性显示屏将首先在笔记本和手持设备市场中应用，从而体现出塑料材料防破碎和轻巧的优越性。还有象智能卡，电子传感器也将是它的潜在市场。理论上，凡在应用和加工方面，成本和重量是核心的行业，塑料芯片都大有可为。塑料芯片的加工成本节约有多少？高重量硅晶体每平方英寸价值美元，而塑料芯片价格只有每平方英寸/data0/apache/cgi－ bin/publish/doc_add.pl.2美元。一千倍之差。

塑料为什么不导电？因为塑料由大数量同时无序的分子聚合组成，放大看就象是一大碗担担面，混乱如麻。因此，电流一上塑料材料就四处碰壁，哪条通道皆不通，立刻死掉。80年代，人们发现了有机聚合物的导电性，但速度很慢。近一两年研究获得进展，新型材料被开发出来，其分子组成象扑克牌一样排列有序，虽然导电性有极大提高，但需真空加工，而且寿命有限。

经改进以后，从去年开始，塑料芯片样机现身。贝尔实验室的塑料芯片技术已用于E Ink的电子印刷油墨样品，电子纸张，电子涂屏显示器已有展出。菲利普已开发出64x64线的柔韧塑料显示屏样机。IBM的塑料芯片也已出炉，现在正试验用有机和无机材料做晶体管，工艺为室温下化学溶剂处理，从而降低成本。

尽管塑料芯片尚未成为应用产品，科学家们也还没有规模生产塑料芯片的化学和物理手段，但他们都说已经接近研制出下一代芯片产品，而且基于塑料的电子运算肯定将会变成一个巨大的市场。