转贴文章：半导体产业大革命，不用石化材料美国工程师用“纸”做出了芯片
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● 生活中许多电器里的半导体芯片，都是有毒物质做的
2007 年九月，在威斯康辛大学麦迪逊分校从事微波积体电路研究的一名工程师，
Zhenqiang “Jack" Ma 有一天在翻阅科技杂志《IEEE Spectrum》时，偶然发现
一件令他非常震惊的事实。
“我那时候才知道美国每天有多达四十二万六千支还可以用的手机被丢掉！这真的
太让我惊讶了。这可不是一个小数目，身为一个工程师，我知道这是个令人担心的
问题。”这确实是个问题，因为每支手机里面都装有含砷化镓的芯片，而砷化镓是
有毒的。
●为了环保，改用“纸”做芯片
后来，Ma 和材料科学家 Shaoqin “Sarah" Gong，以及其他几位同事，共同在
《Nature Communications》期刊，发表一篇研究，提出制造一种能够被生物分解
的“木制”半导体芯片的技术。更厉害的是，他们证明这种生物可分解的微波芯片
的效能，跟硅芯片或者砷化镓芯片一样好！
“我们的灵感就来自那篇 IEEE Spectrum 的文章。”Ma 说道。
大部分芯片的基底原料都是硅、砷化镓，或其他石化材料，无法被生物分解；而
Ma 以及他的伙伴们所开发出来的“绿色芯片”基底，可以说是用“纸”做的，但并
不是一般的纸。一般纸张纤维的粗细有十微米，较为粗糙而且容易撕破，但他们所
用来制造芯片的纤维更纤细、更小。
“如果你把木材绞碎到奈米尺寸，你就会发现那些纤维变成一个一个单一的结晶。
如果你把这个材料用来作为芯片的基底，它将会变得非常强韧，比我们日常所用的
纸张更为坚固。”他说。“它会变成透明的，而且会散失较少的电磁波能量。”
这种奈米级纤维的“纸”，厚度只有两百微米。虽然他们会把它裹上一层环氧树脂
防止潮湿，但并不影响它的生物分解性。开发人员说道：“如果你把它丢到一个充
满真菌的环境，它还是可以被菌类分解。”
要制作这种绿色芯片，他们还是必须先以硅或砷化镓等材料为基底来制作电路，然
后再将电路“转印”到刚刚所说的奈米材料上。透过这种技术，开发人员已经可以
做出许多原本以砷化镓为材料来制作的装置，例如：双极性电晶管、包含电容器的
回路、射频电感、萧基二极管等等，而且效能并不比原本的差。开发团队也展示了
利用纤维作基底制作的硅半导体回路。
●不只可以做芯片，这张纸将会有更多用途
这种纤维材料除此之外还可以有更多应用的可能性，比如说光电伏打电池或显示器
的材料，因为它的透光性比玻璃更好，Ma 这么说。
如果可以使用这种纤维材料来制作芯片的基底，将可以把砷化镓的用量减少三千倍
，让芯片的生产符合美国环保局的污染相关标准。同时，这也可以降低生产成本，
减少电子产品中像是砷化镓、纯化的硅等等昂贵材料的用量。
“我们期待看到这种材料在未来能得到更多应用。”Ma 说。在他们提出的论文当中
，还包含了针对目前电子芯片使用传统材料来生产，以及用他们提出的新颖材料来
制造的市场分析比较。他们认为，未来使用新颖材料来生产的电器产量，将大幅超
过传统材料。
（文章来源：IEEE Spectrum；图片来源： Yei Hwan Jung）