加利福尼亞州帕洛阿爾托——在顯微鏡下，四個(gè)硅片——被稱為微型芯片（chiplets）的電子電路——表演了一支復(fù)雜動(dòng)感的舞蹈，仿佛是受控于一個(gè)隱藏的木偶大師。接著，它們按照指令精準(zhǔn)地排列出一個(gè)電路圖案，每一個(gè)硅片都位于正確的接觸點(diǎn)。
在施樂公司（Xerox）的帕洛阿爾托研究中心（Palo Alto Research Center，簡(jiǎn)稱PARC）展示的這項(xiàng)技術(shù)，是一種新型電子產(chǎn)品制造系統(tǒng)的一部分。該系統(tǒng)借鑒了施樂公司在上世紀(jì)70年代的發(fā)明：激光打印機(jī)。
這項(xiàng)技術(shù)一旦完善，就可以成就一個(gè)桌面制造廠，為各種的電子設(shè)備“打印”電路，這些設(shè)備包括有彈性的智能手機(jī)，即使你坐在上面也不會(huì)破；還有新型機(jī)器手的柔軟、敏感皮膚；以及具備智能感應(yīng)功能的醫(yī)用繃帶，能收集你的健康數(shù)據(jù)，用后即可丟棄。
今天的芯片是用大片的晶圓（wafer）制造的，每片晶圓上都有數(shù)百個(gè)指甲蓋大小的晶粒（die），每個(gè)晶粒里都有相同的電路。這些晶圓被切割成獨(dú)立的晶粒后會(huì)分別封裝，然后再在印刷電路板上重新組合，每個(gè)電路板都可能容納幾十甚至幾百個(gè)芯片。
PARC的研究人員則在設(shè)想一種截然不同的模型。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金（National Science Foundation）和國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，簡(jiǎn)稱Darpa）的資助下，他們?cè)O(shè)計(jì)出一個(gè)類似激光打印機(jī)的機(jī)器，能精確地將幾萬乃至幾十萬個(gè)微型芯片準(zhǔn)確地放在一個(gè)平面的正確位置上，每個(gè)微型芯片的大小不超過一粒沙子。
這些芯片可以是微處理器或計(jì)算機(jī)內(nèi)存，還可以是制造完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需的其他電路。它們也可以是微機(jī)電系統(tǒng)（microelectromechanical systems，簡(jiǎn)稱MEMS）一類的模擬器件，用于感應(yīng)溫度、壓力或運(yùn)動(dòng)。
在PARC研究人員的設(shè)想里，這種新型制造系統(tǒng)可被用來制造定制的計(jì)算機(jī)，每次僅制造一臺(tái)，也可以被用作3D打印系統(tǒng)的一部分，以制造直接內(nèi)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能設(shè)備。
這仍是一項(xiàng)未來技術(shù)。研究人員還需要多年才能在比一秒還要短很多的時(shí)間里同時(shí)把數(shù)萬或數(shù)十萬個(gè)電路放在準(zhǔn)確的位置。他們也承認(rèn)，要想制造出可堪商用的系統(tǒng)，這只是第一步。
然而，如果PARC的研究人員獲得成功，他們將顛覆硅谷50年來的傳統(tǒng)智慧。
生產(chǎn)射頻標(biāo)識(shí)（RFID）設(shè)備的硅谷企業(yè)Alien Technology在另一項(xiàng)類似但相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)上占據(jù)著前沿地位。這種被稱為流體自組裝（Fluidic Self Assembly）的基本概念是讓一種稱為“納米塊”的小型集成電路懸浮在液體中，然后在一個(gè)平面上流淌，納米塊隨即掉入跟自己的形狀相符的小孔中。
五十年來，計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的傳統(tǒng)思維是以每?jī)赡攴环乃俣劝迅嗟木w管塞到指甲蓋大小的芯片中，從而讓計(jì)算機(jī)更快、更強(qiáng)大。而上述的兩種思路都徹底顛覆了這種思維。
這種新生的印刷技術(shù)提出了一個(gè)離經(jīng)叛道的理念：為什么一定要把盡可能多的晶體管塞到一個(gè)小空間里，為什么不把晶體管涂抹在一個(gè)更大的平面上呢？
此外，這項(xiàng)研究也許會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生極其巨大的影響——在制造業(yè)開啟一個(gè)全新的數(shù)碼時(shí)代，堪比30年前激光打印技術(shù)在出版業(yè)掀起的革命。
這種技術(shù)可以取代現(xiàn)在需要工廠才能組裝的電路板，對(duì)現(xiàn)在這個(gè)遍布全球、需要雇傭成千上萬工人的供應(yīng)鏈進(jìn)行大幅壓縮。
同時(shí)它也是眾多和3D打印相關(guān)的技術(shù)之一，后者是公眾極為關(guān)注的領(lǐng)域，已經(jīng)有人開始擔(dān)心今后一切都可以在家里制造——從工具到槍支。
去年12月，麻省理工學(xué)院（MIT）比特和原子研究中心（Center for Bits and Atoms）負(fù)責(zé)人、物理學(xué)家尼爾·葛申菲爾德（Neil Gershenfeld）在《外交事務(wù)》（Foreign Affairs）雜志上撰文稱：“數(shù)碼制造技術(shù)可以根據(jù)個(gè)人需求，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間去設(shè)計(jì)和制造實(shí)體物品?！?/p>
在原型設(shè)計(jì)領(lǐng)域，固體、機(jī)械物件的3D打印已經(jīng)開始被大規(guī)模應(yīng)用，這種技術(shù)在小規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域也越來越普及，而PARC的科學(xué)家們認(rèn)為，最終將會(huì)有一系列的制造技術(shù)，將微電子設(shè)備和機(jī)械元件無縫融合在一起。
“你可以打印機(jī)械物件，但是如今的世界里很多東西不全是機(jī)械性的，”PARC主管史蒂芬·胡沃爾（Stephen Hoover）說，“如何以低廉的成本將智能大規(guī)模嵌入到世界中，將是‘物聯(lián)網(wǎng)’中大有可為的一個(gè)領(lǐng)域?！?/p>
PARC構(gòu)想的新制造系統(tǒng)會(huì)更易于定制。比如說，就像我們現(xiàn)在可以用軟件來定制一臺(tái)電腦的用途，未來的電腦可以根據(jù)它即將并入的系統(tǒng)來確定每臺(tái)電腦的形狀?；蛟S在未來電腦只是一個(gè)部件而已，成為3D打印系統(tǒng)的部件編目中的一項(xiàng)。
PARC電機(jī)工程師尤金·周（Eugene Chow）帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新技術(shù)，他們稱之為“靜電干印微組裝”。周說這種技術(shù)把晶圓分成幾萬個(gè)微型芯片，像“墨水”一樣裝在瓶子里，然后“打印”，跟施樂激光打印機(jī)在紙面上留下色粉差不多。
在計(jì)算機(jī)輔助下，PARC的這項(xiàng)技術(shù)會(huì)利用一系列可以產(chǎn)生微電場(chǎng)的電極來控制微小電路的精確定位——不但要在正確的位置上，還要以正確的方向來擺放。
“這是一個(gè)瘋狂的革命性新工具，”周博士說。
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