下一代技术: 忆阻器与可卷曲的显示器

在美国《连线》（Wired）杂志评出的“2008年十大科技突破”中，“可卷曲显示器”和“忆阻器”名列前茅，引起了大家的关注。《连线》每年一度的“十大科技突破”评选，被业内专家视为具有风向标意义的重要事件，在高科技领域影响广泛。令人惊奇的是，“可卷曲显示器”和“忆阻器”两项研究成果都来自惠普实验室。近日，设在北京的惠普实验室分部向记者展示了多项正在研发的新技术，其中就包括忆阻器、可卷曲显示器。

惠普实验室中国业务负责人、惠普中国研究院主任刘伟博士介绍，惠普公司的年营业收入超过1000亿美元，每年研发经费高达36亿美元。惠普实验室是惠普公司的中央研究机构，承担着对企业发展最具战略意义的研究工作，在过去的40年间，惠普实验室完成了便携式科学计算器、发光二极管、数据中心智能冷却等多项重要成果，给高科技产业带来了历史性变革。

忆阻器: 有记忆力的非线性电阻

惠普实验室（HP Labs）的最新研究成功的“智能存储系统――忆阻器”被国内外科学家评价为“将对电子科学的发展历程产生重大影响”， 忆阻器也已经成为2008年世界科技创新史上最灿烂的篇章。

简单地说，忆阻器是一种有天然记忆能力的非线性电阻，通过控制电流变化可改变电阻值，即使电力中断记忆也不会消失。如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，这种电阻就可以实现存储数据的功能。

忆阻器的发现足以媲美100年前发明的三极管，其任何一项产业化应用都可能带来新一轮产业革命。与现在广泛使用的动态随机存储器（DRAM）和闪存（Flash Memory）相比，忆阻器工作时需要的电压更低、时间更少，消耗的能量更低。与此同时，材料的忆阻状态只有在纳米水平上才能被察觉，这就意味着忆阻器适用于更密集的电路元件构造，在同样大小的电路尺寸上能存储更多的数据。

忆阻器最简单的应用是非易失性阻抗存储器(RRAM)，也就是在断电后仍然能够保存数据的存储器。今天的电脑广泛使用动态随机存储器作为内存，这种技术最大问题是，当用户关闭PC电源时，内存中的数据就消失了，下次打开计算机电源，用户必须等所有需要运行的数据全部从硬盘重新装入内存，这个过程有时长达几十分钟。有了RRAM，PC会在开机的一瞬间回到关闭前的状态。一旦RRAM得到应用，手机可以使用数周或更久而不需充电，笔记本型电脑可以在电池耗尽之后很久仍记忆上次使用的信息，数码相机、MP3和掌上电子设备也会带来全新功能。

忆阻器的最有趣特征之一是它可以记忆流经它的电荷数量。也就是说，它能够记住过去了的事情，这种记忆不是1和0这么简单，而是可以包括从1到0之间所有的“灰色”状态，这类似于人类大脑搜集、理解一系列事情的模式。当前，许多研究人员正试图编写在标准机器上运行的计算机代码，以此来模拟大脑功能，他们使用大量有巨大处理能力的机器，但也仅能模拟大脑很小的部分。忆阻器的出现，让科学家能够用一种不同于编写计算机程序的方式来模拟大脑，或模拟大脑的某种功能，构造出基于忆阻器的仿真类大脑功能的硬件。这样的计算机可以做许多种数字式计算机不太擅长的事情，例如判定一个事物比另一个大，甚至是学习。有专家将这种学习功能比喻为聪明的微波炉，“随着收集的信息越来越多，忆阻器电路可以告诉微波炉不同食物的加热时间”。这样的硬件用于脸部识别技术，可以比数字式计算机上运行程序快几千到几百万倍。

尽管忆阻器诞生只有几个月的时间，但已引起多方关注。2008年11月底，加州大学、美国半导体行业协会和美国国家科学基金会共同举办了忆阻器及忆阻系统研讨会，惠普实验室展示了忆阻器的最新进展―世界上第一个3D忆阻器混合芯片，过去需要多个晶体管才能完成的工作，现在只需一个忆阻器就能胜任。这个构建了晶体管和忆阻器的集成混合电路，具有动摇整个电子工业硬件行业的潜力。

可卷曲的显示器

来自惠普实验室的柔性显示器又被称为“可卷曲的显示器”。它的基础是惠普实验室发明的“自定位压印光刻(SAIL)”技术。在SAIL技术的帮助下，一举刷新了已经沿用30多年的液晶显示器制造技术，淘汰了笨重昂贵的液晶屏导电玻璃基底，让使用柔性材料制作液晶显示器成为可能。

SAIL之所以被称为“自定位”，是因为该技术可以自动调整被印在衬底上的模式化信息，使它们保持完美的排列方式，而不必担心这些信息在印制过程中由于软性衬底可能产生的扭曲而导致排列混乱。SAIL技术使得在软性塑料材料上制造薄膜晶体管成为一个低成本的、可以采用滚筒式加工方法 (Roll-to-Roll) 的连续生产过程，连续不断地在柔性材料上印制薄膜晶体管，让生产柔性显示器就像印刷纸张一样。

去年12月，惠普和美国亚利桑那州立大学柔性显示器中心（FDC）共同宣布，推出世界上第一个具有工业化生产前景的可卷曲电子显示器原型。这个显示器几乎完全由塑料制成，厚度像纸一样薄，不仅便于携带，而且消耗更少的能量，除了代替现有电脑显示器，这项技术的热门应用包括电子纸和标识牌。对此，刘伟博士表示: “惠普的可卷曲显示器技术将给快速发展的显示器市场带来一场技术革新。除了提供一个较低成本的制造流程之外，SAIL技术还代表了一种更具可持续性、更环保的电子显示器制造方式。”

对于一直努力为大众市场提供高分辨率、可卷曲显示器的IT产业而言，这一产品的问世无疑是一个里程碑。此外，从环境的角度来看，新型的显示器比传统显示器最多可以减少90%的材料用量。大规模生产这种显示器可以减少笔记本电脑、智能电话和其他电子设备的成本。因为在这些产品中，显示器是一个比较昂贵的部分。

iSuppli公司中小企业显示器首席分析师Vinita Jakhanwal说: “在全球高科技产业中，可卷曲电子显示器正发挥着越来越重要的作用。作为一项关键技术，该产品将使新一代便携设备的设计具有更好的便携性和更炫的用户界面，比如电子阅读器或类似产品。我们预计，可卷曲显示器市场将从2007年的8000万美元增长到2013年的28亿美元。”