也许我们都太关注蓬勃发展的网络了,而忽视了一些幕后的“小朋友”。在过去的两年里,由于科研部门、企业界以及大量资金的共同推动,已经出现了一项新的技术,它的重要性完全可以与微处理器的重要性相提并论。要理解这项新技术,你必须尽可能的往“小”处想,想到非常的“小”。
在过去的30年里,工程师们已经发明了如何把传统的机器缩小到盐粒大小的技术。现在,我们已经有了不足一根头发丝粗的麦克风,有了微型的引擎,可以把成千上万的这种微型引擎安装在溜冰板上。此外,我们还有可以插入血管的微型医疗探头。这些微型机械的正式名称叫MEMS(微电子机械系统),它们比童话中的小斯图亚特还要小,但又比那些直接用原子和分子作为材料的纳米产品大一些。如果昆虫要去掘土的话,那么,它们现在就有机器可用了。
对于一些大的生物(如人类)来说,MEMS意味着更为精巧、更为廉价的产品的出现——从能够完全与乘客的体形相匹配的充气气囊,到“居住”在人体体内、并且可以在需要的时候发挥药效的药丸,都是MEMS的体现。正是这些进展以及一些其他方面的进展使得MEMS交易所(一个庞大的生产商组织)预计到2010年左右,在一些新兴工业和医药行业中,微型机械的销售额将会达到1000亿美元。这对于一个刚刚开始进入“青春期”的行业来说,已经是相当不错的了。
鲍 · 马克沃特尔是一家微型机械制造公司MEMS的创始人之一,他指出:“在将来,几乎每一件新产品中都会有微型机械,只是由于它们比微处理器嵌入的还要深,所以几乎不会被看到——它们将会是完全透明的,但是,它们却可以发挥很大的效用。”
成千上万的这类器件早已存在了。任何需要在微米尺度下进行操作、移动或分析的东西,都是这些微型机械大显身手的地方。从光学网络中的光子到医疗检查中所用到的每一滴血,都是它们施展身手的场所。另外,由于微型机械只需消耗很少的电能,所以对于诸如手机和手提电脑之类电池寿命有限的产品,它们也是大有用场。
具有讽刺意味的是,之所以要把大量的这种微型机械安装到我们现有产品中,并不仅仅是因为它们尺寸小所致,而且也是由现有的制造方法造成的。如果机械师们仍然是坐在他们的作坊里,用手工来制造这些微型机械的话,虽然这样做出的东西会非常好,但是这样的生产效率太低了,而且生产出的产品的价格也太昂贵了。其实,在科学家们第一次准备制造微型机械的时候,他们就已经在寻求切实可行的制造技术了。最为显而易见的工艺,是一种类似于英特尔公司和国家半导体公司用硅材料来制造计算机芯片时所用的一种工艺。
硅被认为是一种非常好的材料,用它制造的机器不仅坚韧,而且可靠性高。简而言之,硅的强度比钢铁的还要强。一个由政府资助的实验室研制出了一种由硅制成的微型引擎,它在没有润滑油的情况下,转了80亿转。也就是说,如果用这种材料制成轮胎,它可以在地球和月亮之间走8个来回。
由于我们早已知道如何利用一种被称为“甜饼切割”的技术来大量而廉价的制造芯片,所以我们也能低成本的制造微型机械。甚至有时候,微型机械的成本只有普通机械的百分之一。另外,我们还可以在不增加很大成本的情况下提高机器的复杂性。正如马克沃特尔所说的,“把一百万个齿轮装到机器上并不比装一个齿轮贵多少。”
也正是因为这样,所以才会使很多人认为微型机械注定会成为21世纪制造技术的一大特点,而且会像数字电路一样意义重大,利润丰厚。诚如隆格 · 葛雷斯(旧金山MEMS行业分析师、市场顾问)所言,“MEMS和微处理器之间没有什么区别。”
如果这是对的话,那么MEMS的前途的确无量。那些MEMS业界的人们认为:微型机械业比芯片业整整向后推移了30年,更为令人激动的事情和更大的利润还在后头。根据葛雷斯的观点,全世界的MEMS销售额在2000年为142亿美元,预计在接下来的4年里将增加到每年304亿美元。尽管这比起2000年全球半导体工业的产值3000亿美元来还相差甚远,但是,根据预测,MEMS的市场增长量会出奇的快。
对于半导体,其众所周知的家园同时也是MEMS的目标。现在看来,似乎个人电脑业的发展速度正在减缓,因为尽管它们的速度越来越快,功能越来越强大,但是它们的范围仅仅是在数字领域。皮特 · 维尔是南加州大学的研究人员,也是阿克罗拉公司(Akroria)的首席技术官(CTO),他还是MEMS的开创人之一。他认为:“计算机由于可以进行计算,所以改变了人们的生活。计算机可以设计桥梁,但是它也只能从事这些抽象的工作。而MEMS则为PCs业带来了把抽象世界与现实世界相联系的前景。如果说芯片是大脑的话,那么微型机械就是感观。它们可以是计算机的手指、眼睛和鼻子,把整个世界都包容到你膝上的手提电脑中。因而,微型机械可以是通往技术圣杯——人工智能的大门钥匙。MEMS可以扩展计算机的边界,它们可以给计算机一个有形的身体。”
如果把MEMS看成集成电路的话,那么现在的情况就像是在1968年时的情景:成千上万的小公司都在追求着新技术,没有一家公司(没有MEMS的英特尔或摩托罗拉)能够笑傲群雄,来为这个新行业正名立说。出于同样的原因,也没有杀手锏式的技术(如微处理器)出现,尽管大多数人认为它为期不远。最为重要的是,现在就像是1968年硅谷中的经理和工程师们所感受到的那样,将有重大的事件要发生了,它将会带来巨大的财富,世界也将发生翻天覆地的变化——MEMS将成为这个时代的标志。如果说人类从过去的半个世纪学到些什么的话,那就是“巨大的事件往往从小处开始”。
[Forbes,2001年4月2日]