10年FPGA工程师，着迷于“封印在芯片中的机械”

gjhk001

神秘的 SiO2晶体一直对我有莫大的吸引力，即便我曾经做过10年的 FPGA的逻辑开发工程师，这种神秘的吸引力一直未减，反而越发散发出醇厚的香气，令人不由自主想入非非，沉醉到奇思遐想中。
我曾编写的那些verilog代码，是被综合成一种怎样的九曲十八弯的羊肠小道，旋转盘绕的楼梯，齐头并进的笔直的一捆龙须面条，被布局布线到芯片中后，这些复杂到匪夷所思的近乎迷幻的结构，只为了去实现一个简单得难以置信的小小功能。
这其中巨大的反差让我着了迷。
MEMS也算不上是新生事物了。这门技术已经有四十多年了。微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)的概念，更像是一种科幻。
封装在芯片里的 微小机器，脑海里不由自主地 浮现出四个字：“纳米科技”
还记得10年前被热炒的这个概念吗? MEMS传感器 是一种 纳米机器吗?
《一砂一世界 一书读懂MEMS产业的现状与未来》这本书几乎就是包罗万象的。
从MEMS的历史，到几大类型的器件，到应用，以及全球企业布局，直到我国现在MEMS企业，产业的36计等等，非常精彩。
对于技术派的读者来说，这本书可能满足读者的很多技术想象。
封装在芯片中的，大家首先想到的就是SOC，面积巨大的极其复杂的芯片：集成了多个CPU核，GPU核，内存模块，以太网接口，AI引擎，加密解密引擎等。这种巨型芯片就是为了实现“集成+连接”，提供”大带宽“和”低时延“来掌控“大数据”信息。
而MEMS则走的是另外的一条路径。即，把现实世界中的没有那么多智力的粗老笨重的机械结构，封装到一个小小的芯片中。
在另外一个次元里，这些微型的机器，依然可以实现它在现实世界的功能。
感觉最应该有这种想法的应该是日本人才对。那个民族对于细小精致的东西有一种近乎病态的审美和喜爱。
实际上这样奇怪的变态微雕一样的东西，居然是人高马大的老米们想出来的，真的让人大跌眼镜。
把现实中的大机械结构，小型化，微型化，一直缩小到微观尺度，封装到芯片中，这个就是 MEMS所干的事了。
把原来一所房子那么大的机器，塞进一粒沙子里。也就是说：可以用一粒沙子，生产出原来一所房子那么大的机器。
MEMS具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适合批量、易于集成的特点。
把原来复杂精密的机械仪表变成白菜价了。
所以 MEMS的第一要素是市场：要微缩的那台原始的机械，究竟有多少人愿意花钱购买呢?
必须是常用的，管用的，通用的，好用的，哪些机器， 才值得封印到芯片中。所以本书用了大量篇幅讲解MEMS产业。
另外，在微米量级的世界里，微小机器所遇到的状况，在宏观世界里是想象不到的。
我一直比较担心：如果颠簸得比较厉害，把微小机器的哪些杆子呀长臂呀细牙呀梳齿什么，给颠散了掰折了崩断了磕碎了，该怎么办么?
答案是：不用担心。宏观尺度的经验，搬到微观尺度，就完全不是那么回事了。
这个原因就是：尺度效应， 或者表面效应，或者隧道效应，都是一个意思。
从宏观进入微观，这是在思想上第一个需要扭转的地方。
宏观力学的规律当然存在并且起作用，MEMS目前还没有进入 量子世界的尺度呢!问题在于：宏观力学的规律起作用的方式是不同的。
从宏观到微观，体积是按照-3次方衰减的，面积是-2次方，长度是-1次方。
体积收缩得极其快，和体积相关的物理规律同样衰减得到非常快。
蚂蚁可以举起比自己体积更大的物体，能说明，蚂蚁的肌肉更加孔武有力吗?
其实根本说明不了。能说明的只是：体积这种东西，非常快得失去了发言权。水蝇可以在水面行走，只能说明，当体积要素衰减到一定程度以后，和面积长度相比，其影响力就几乎就变得可有可无了。