過去一百年里，半導體科學技術改變了我們生活的方方面面。關于半導體科技帶來的信息革命，我們大家都很熟悉了---誰每天還不上個網打個電話呢?但是，如果說半導體科技還推動了農業革命，你可能就有點疑惑了：種糧種菜這么土的活兒還用得著高大上的半導體科技嗎?我們還是來看看吧。

“民以食為天”。幾千年來，農業一直是人類社會存在的基礎。人口的繁衍增殖都離不開農業技術的進步。無論是選種育苗還是栽培收獲，無論是水利建設還是保墑抗災，任何新技術都會被首先考慮是否可以用來提高農業生產水平，半導體科學技術也不例外。

有史以來，農民都是靠天吃飯的，因為農作物的生長發育依賴于“光、溫、水、肥、氣”，這些重要的環境因素都是很難控制的。“一年三百六十日，風刀霜劍嚴相逼”，真正風調雨順的年份又能有多少啊。自上個世紀以來，工業技術的發展逐漸解決了水利設施和化肥的問題，生物技術的發展提高了選種育苗的水平，但是仍然不能徹底解決靠天吃飯的問題，因為“萬物生長靠太陽”。如果能在房子里種莊稼，那該有多好啊!

隨著科學技術的發展，房子里種莊稼的夢想逐漸要變成現實了。首先是地膜和塑料大棚技術的普及，顯著降低了惡劣天氣對農作物生長的影響。但是，要想把莊稼種到房子里，必須解決光源的問題。農作物的生長是光合作用的結果，沒有光，扯什么都是白扯啊。而且，這個光源的光必須很強，這與養雞場大不一樣：現代化的養雞場是在房子里養雞，那里的光源只是起個照明的作用，因為小雞長肉靠的是飼料，而不是葉綠素。只要有了合適的光源，就可以把莊稼種到房子里了，“溫、水、肥、氣”這些問題也比露天的情況好解決多了。

萬事俱備，只欠光源。怎么辦呢?傳統的電燈(白熾燈)肯定不行，它們靠的是電流加熱電阻絲來發光，效率太低。氣體燈的效率還行，不管是裝飾用的霓虹燈，還是工地里照明的高壓氙燈，但是它們的體積太大、造價也不便宜，而且是玻璃制品不宜維護，更重要的是它們的發光波長受到填充氣體的限制，無法根據農作物光合作用的最佳范圍進行調節。上個世紀末開始流行的節能燈可以通過改變熒光粉來調節波長，但是還是有體積大、造價高的問題，用來長莊稼有點太奢侈了。說了半天，一個也用不上啊。怎么辦呢?別灰心，別喪氣，白光二極管(LED)來了。

白光二極管就是能夠發白光的發光二極管。二極管是典型的半導體器件，你可以認為它是由兩種半導體材料密切拼接在一起的：一種半導體材料(n型材料)里面的電子多一些，另一種半導體材料(p型材料)里面的空穴多一些(“空穴”是專業術語，說的是電子留下來的“空位”，用來描述電子離開了自己本來可以停留的位置)，這兩種材料接觸的地方就叫p-n結。在外加電壓的作用下，p-n結兩側的電子和空穴會向對面陣地運動，彼此相遇之后就會“復合”發光---這是專業說法，你可以認為電子掉到坑里(這個坑就是空穴)摔死了，在犧牲的瞬間爆發出了生命的光芒。這些道理人們早就知道了，但是起初只能讓二極管發出紅光，而且效率也不太高，主要是因為半導體材料的限制。直到上個世紀九十年代，隨著半導體材料、物理和器件技術的發展，特別是以氮化鎵為代表的寬帶隙材料研究的進展，人們終于做出了白光二極管。現在的白光二極管不僅體積小、效率高、壽命長、價格便宜，而且發光波長可以預先設計---房子里種莊稼的光源問題就要解決了，雖然大規模推廣還有很多材料、工藝乃至市場方面的問題需要解決。

把莊稼種到房子里(我們把它叫作植物工廠吧)，不僅可以消除惡劣天氣的影響，還可以根據農作物的種類選擇合適波長的光源，更可以方便地統籌安排“光、溫、水、肥、氣”這些主要環境因素。比如說，水的使用量就會減少很多，因為植物蒸發出去的水分可以回收利用了;一年到頭都可以長莊稼了，而不再局限于春秋之間的半年時間里;不僅可以一樓長水稻，二樓長麥子，而且農作物的輪作問題也容易解決了;光源的利用也更充分了，不管早中晚，光都是直射在莊稼上，即使需要關燈讓植物休息一下，也可以輪著來，一樓的白天對應著二樓的黑夜 --- 好處還多著呢，數不勝數。當然，這些好處的綜合利用也離不開半導體科技，在這樣的植物工廠里，各種農作物的生長因素的調度當然離不開計算機了---這可是半導體科技的拿手戲啊。

植物工廠的普及不僅改變了傳統農作物的種植方法，還會改變傳統農作物的選種育苗方法。選種是個非常復雜的權衡過程，比如說，我們希望麥子的個子小(這樣就不容易在狂風暴雨中倒伏)、麥穗大(這樣才能產量高)，而這兩個屬性可能是相互沖突的。如果這種麥子是要種在植物工廠里，那么我們選擇的時候就可以更多地偏向于麥穗大的屬性。實際上，既然植物工廠徹底改變了農作物的生長環境，那么選種育苗的原則和工序也必然要進行相應的變化。

好了，現在我們回到開始的問題：種糧種菜這么土的活兒用得著高大上的半導體科技嗎?答案就很明顯了：是的，半導體科學技術正在推動農業革命的發展。