制造业进入分子时代

诺贝尔奖得主物理学家理查德•费曼有句名言，在分子水平上有足够空间建造微型机器。纳米制造，也就是纳米级设备和材料的建造已经成为现实。早在1959年，费曼在美国物理学会的会议就提出过，“足够的空间”。他设想过微型信息处理技术（例如把整部大英百科全书写在别针大小的空间内）以及微型制造机器。在许多方面，费曼的描述都在当今纳米技术上得到体现。尤其在信息技术领域，费曼的愿景已经实现。位于纽约州立大学奥尔巴尼分校的纳米科学与工程学院（CNSE）是全球450mm联盟的根据地。这项由世界顶级电脑芯片制造商提出的承诺将为下一代芯片（由直径450mm硅晶片制成）建立了标准。根据VLSI研究，目前300mm硅片标准的转变预计将需要行业批量生产，在未来七年内耗资高达80亿美元。这项成果将是可一次制造成千上万的芯片，规模经济增加，生产成本降低。负责CNSE130万平方尺，170亿美元设施（被称为the NanoTech Complex）的工程师也在使用新方法将晶体管装进比以往更紧凑的空间，目的是生产体积更小、功能更强大和高能效的计算机芯片。标准生产方法采用193纳米波长的光在芯片上印刷电路。CNSE2.25亿美元的极紫外（EUV）光刻设备能减少到更精细的13.5纳米。Complex是世界上独一无二的纳米创新中心，因为它汇集了全球顶级半导体制造商——包括IBM、因特尔、GlobalFoundries、三星和台积电。公司应该如何小心翼翼守护他们的商业机密甚至共享数据？答案是：开放，这既能保护创新成果，也能作为其他研究的典范。CNSE展现出它是一种建立在中立立场上的瑞士研究。学院提供先进设备，扮演数据交流中心角色，维护专有信息，同时帮助企业集中资源，从而开发新的制造流程、制定有益于方方面面的标准。其他正在进行的关于“极小”的研究包括微型传感器（可嵌入其他更大机器）。这种传感器是工业互联网的关键推动者——用于将机器连接到另一台机器、运营商及云的新兴技术。NanoTech Complex的研究已经造就那种嵌可入直升机旋翼桨叶监测实时表现的传感器正式投入生产。所有迹象都表明，即使在今天，底层仍有大量空间。