苏秀英

几乎所有的电子设备都要依靠硅，但是硅却使电子工业的发展陷入了瓶颈。硅会被淘汰么？也许不会，因为改头换面的“新硅”能够挽救这一老牌工业元素的命运。

“旧硅”的瓶颈

硅是一种很重要的物质，以致于人们用它的名字命名了一个山谷——硅谷。但这对硅来说不足为奇，因为在今天，人类高度发达的科技就是以硅为基础的。

硅属于半导体材料，导电能力介于金属和绝缘体之间。在一个电脑芯片中，施加一个很小的电压就可以使硅在导电状态和绝缘状态之间切换，产生二进制“0”和“1”的数字信息，进而可以完成逻辑操作。这种对电流的控制，加上高稳定性和高可靠性，使硅材料在电子行业中称霸了60多年。不论是智能手机，还是心脏起搏器，其中的芯片全都是用硅做成的，而新兴的太阳能产业也将硅视为主要材料，因为它能将光转化成电。

硅的需求量是如此之大，以至于你可能会产生一种错觉，误以为硅的上述特性是独一无二的，而实际情况并非完全如此。例如，锗也是常见的半导体材料，此外，还有砷化镓、磷化镓、硫化镉、硫化锌等各种半导体材料。硅之所以能有今天的江湖地位，这主要归功于它的数量，而不是性能。作为地球上储量第二丰富的元素，硅的低成本让人类非常“受用”。

但硅的原子结构限制了它传导电子的能力，人类对其电学性能的利用已经达到峰值了。现在，一个顶级的高端芯片上可以集成50亿个晶体管，这些晶体管是控制电流开关的基本单位。……