2014年05月21日

单元面积仅头发丝截面18万分之一大小的芯片?工博会上中国科学院

  单元面积只有头发丝截面十八万分之一大小的新材料存储芯片,将可能给芯片产业带来划时代的改变;火电厂排放出的二氧化碳成了工业微藻的食物,最终变成了一系列高附加值的工业产品;通过尖端制造技术,使传统建筑的耗能节省近50%……昨天开幕的中国国际工业博览会上,来自中国科学院的展品显示出了来自实验室的前沿创新不断为高端制造“造血”“输血”的强劲实力。

  新型相变材料制成的存储芯片获得了本届工博会创新银奖。它有什么不凡之处?目前市场上最新的存储芯片的读写速度可达几十纳秒,可用一种去年刚发现的新相变材料来造,速度就能再提升几十倍,而且即使意外断电,存储芯片内的数据也不会丢失。这是中科院上海微系统与信息技术研究所近20年在新型相变材料研发上的厚积薄发,去年这一材料登上了美国《科学》杂志。而比它先发现的相变材料,如今已开发出了一系列芯片产品——单元面积只有头发丝截面十八万分之一左右的小芯片,存储容量却可达到16兆字节,可以让目前显示存储器的成本下降80%;国际上首款量产的嵌入式相变存储器芯片,已用于打印机墨盒控制,其出货量到去年底已高达1600万颗。“我们正在为最新材料制造芯片做工程化验证。”微系统所信息功能材料国家重点实验室宋三年研究员介绍,随着新材料的发展,将可能为计算机存储领域带来一场大的改变。

  高端制造在于为人所不能为。在中科院上海高等研究院展台,一段排列有细密钢齿的钢铁圆弧其貌不扬。这是一个直径两米的小型燃机回热器的一部分,整个回热器共有360段圆弧构成。令人惊讶的是,这些细密钢齿全部由0.08毫米厚的钢板折叠弯曲而成,通过真空钎焊而成,换热通道宽度仅0.2毫米。“它使用的是实验室的独家工艺控制技术。”上海高研院节能项目负责人叶爽研究员解释,加工精度直接关系到热回收的效率,因此不能有丝毫偏差,使用了这种回热器,可以使小型燃机的效率从25%提升到34%左右。

  类似技术在上海高研院还有很多,叶爽介绍,经过十年积累,他们逐步具备了为用户提供整套节能解决方案的能力。上海科技大学的一栋实验楼,正在采用他们的节能方案,根据预估,可比传统能源使用方式节能40%左右。

  火力发电所产生的大量二氧化碳,是全球气候变化的重要“元凶”之一。上海高研院展示的另一个项目,就是将大量二氧化碳捕捉技术集成在一起,使火电厂排放的二氧化碳尽可能变废为宝。记者从展示模型上看到,火电厂排出的二氧化碳在经过一定处理后,被送到工业微藻的反应器中,作为藻类的“食物”。这些养殖的微藻不仅会“吃”掉二氧化碳,还会将废气中的氮化物、硫化物也消灭掉。大量繁殖后,微藻会被制成生物燃料、化妆品、保健品、饲料。剩余的二氧化碳有的会在太阳能的光电催化下,转化成甲醇等工业原料,有的则被制成纯度高达99%以上的食品级二氧化碳,用于生产汽水、食物保鲜等。

  从风云四号上挑战国际领先的静止轨道干涉式大气垂直探测仪、高分五号遥感卫星上的高清晰“眼睛”,到用可以透过外部阻隔焊接内部塑料器件的激光焊接、全自动生物可降解设备、鹰式波浪能兆瓦发电平台,这些面向未来的技术,将为中国的高端制造打通新的道路。