可打印计算机如何工作

很少有人会否认，下一代计算机将几乎隐形，这意味着它们将与日常物品融为一体。柔性墨水状电路将打印到塑料上，或喷涂到各种其他基材上，如衣服。引领这场可打印计算机革命的科学家之一是麻省理工学院媒体实验室纳米媒体组的**约瑟夫·雅各布森**。雅各布森表示，他的团队将在2001年末或2002年初生产出一种简单的打印微处理器。他还预见最终能够生产出可与英特尔奔腾处理器媲美的打印芯片。

雅各布森的团队已经成功使用一台普通的日立喷墨打印机为可打印计算机制造了多个组件。研究人员使用一种由纳米级半导体颗粒悬浮在液体中制成的**纳米颗粒墨水**，将这些组件喷涂到塑料基板上。以下是麻省理工学院团队通过此过程制造的一些打印组件：

­ 媒体实验室还采用不同的工艺制造了晶体管。为此，使用聚合物印章，以正浮雕形式呈现晶体管的结构。然后将印章浸入纳米颗粒墨水中，并手动转移到基板上。下一步将是使用喷墨打印机或其他类型的桌面制造机来制造可打印晶体管。

麻省理工学院不是唯一开发打印计算机电路方法的团体。Plastic Logic公司源于英国剑桥大学的研究工作，计划推出首款塑料芯片。该公司开发并申请了将塑料打印到聚合物基板上的方法专利，从而制造出廉价且柔韧的塑料晶体管。该工艺类似于麻省理工学院使用的喷墨工艺，但Plastic Logic添加了碳基化学品以改变塑料的特性。通过将芯片打印到卷膜上，它们可以应用于各种表面。

在朗讯科技（Lucent Technologies）的研究公司贝尔实验室创新（Bell Labs Innovations），研究人员于1997年开发出了世界上第一个打印晶体管。使用类似于投影仪透明片的塑料薄片，将**液态塑料半导体**用刮板涂覆在不锈钢网格上，形成晶体管的多层结构。混合物中的溶剂蒸发后，塑料就留下了。这个过程与丝网印刷非常相似。朗讯已与麻省理工学院的衍生公司E Ink合作，开发可打印显示器。欲了解更多信息，请参阅《电子墨水如何工作》。

很快，科学家们将能够使用桌面制造机制造出计算机硬件的几乎所有部件。在许多方面，塑料将取代硅，但至少在一二十年内，不要指望硅会失去其作为有价值计算机组件的地位。在下一节中，我们将探讨塑料与硅的对比，以及为什么我们预计硅在未来许多年内仍将存在。

塑料可能会彻底改变半导体行业，但这不会是一夜之间的革命。可打印计算机的复杂程度仍然非常简单。目前，塑料制造设备只能生产25微米级的晶体管（一微米是百万分之一米）；这与制造可工作微处理器所需的0.2微米分辨率相去甚远。英特尔能够将大约1000万个仅有几百纳米大小的晶体管挤压到一块硅芯片上。**纳米**是十亿分之一米。

大多数研究人员会告诉你，可打印计算机组件并非旨在取代硅。最初，我们将看到这些可打印设备用于为日常物品赋予智能。它们将被整合到衣服、食品标签和玩具中。可打印电子产品最令人兴奋的应用之一是创造一种既是电视屏幕又是计算机显示器的壁纸。麻省理工学院还计划将数码相机内置到名片中。

塑料确实比硅具有一些优势。硅是刚性的，而塑料芯片是柔性的，可以放置在各种基板上。问题在于，尽管人们对制造塑料奔腾芯片寄予厚望，但打印的无机晶体管仍比硅芯片上的传统晶体管慢约100倍。

基本上，可打印计算机代表着传统打印技术与计算机芯片制造的融合，以生产更便宜、更灵活的组件。尽管其发展仍面临许多障碍，但早期产品已准备好进入市场，例如一次性手机和计算机化服装。未来十年可能会让我们能够打印自己的电子设备和复杂的计算机。