1nm是什麼概念?用對比就很清晰了,一個矽原子才0.384nm。1nm都沒有三個矽原子合在一起大,也就是說,1nm晶片電晶體結構中柵極的線寬,僅夠兩個矽原子並列,三個都擠不下。
從當前的理論來看,1nm晶片已是矽基晶片的理論極限了,因為到了這個製程工藝,量子隧穿的效應將無法避免,簡單來說,就是電子會從一個電晶體無法控制地跑向另一個電晶體,使得電晶體的“0”和“1”狀態混亂起來,導致該電晶體失效,晶片也就自然無法正常工作。
其實在7nm製程時,量子隧穿效應已有一定機率出現了,只是透過特殊的新結構(如“Fi”和“GAA”)來解決罷了,但這樣的結果就功耗加大,晶片發熱量增加。
而且這樣的新結構到了1nm時,因為量子隧穿效應的發生率太高而失效,能耗與發熱量都超過了可以接受的範圍。
當然,理論是不斷地進化的,據說IBM與三星在不久前就聲稱研究出了所謂的“VTFET技術”,即“垂直傳輸場應電晶體技術”,以垂直方式堆疊電晶體,讓晶片的電流以垂直的方式進行流通,以此減少量子隧穿效應,進而將矽基晶片的制藝推進到1nm以內。
然而這更像是拿著不完善的實驗室資料來吹噓,提前吸引市場關注、提振股價,距離實驗室出成果還有遙遠的距離。
正因為目前最成熟的矽基晶片都無法解決1nm晶片的量子隧穿效應,秦克對這份S級知識充滿了興奮,他很想看看系統的知識裡,是如何解決這個量子層面的難題。
而這篇《一種適用於1nm晶片的全新型碳晶複合納米材料製作全流程》裡提及到的碳晶複合納米材料,確實也給了他非常大的驚喜。
雖然沒法子全部看明白,但七成左右的內容秦克還是能弄懂的,關鍵的技術細節部分不懂也能能猜個大概。
他越看越是精神振奮。
系統這份S級知識的核心是“碳晶複合納米材料”,這是碳基路線的新型材料。
碳基晶片並不是什麼新概念,各國都加大力度來研究這個新方向,它的代表就是石墨烯晶片。
當科學家們發現矽基晶片已幾乎將“摩爾定律”折騰到失效了,就開始從晶片材料上著手,嘗試尋找替代矽基材料的新型材料,目前主流的就是碳基材料,已有了不少的研究成果。
最出名的是基於碳的N型半導體、P型半導體,以及碳納米管場效應電晶體。
夏國在這方面彎道超車,走在世界的前列。秦克在年初時從《物理學報》看到的那篇由姚文城、方世驥寫的《基於冷源電晶體物理機制的亞60器件模擬研究》,裡面提及到的就是“迪拉克冷源電晶體”也是屬於碳納米管場效應電晶體材料之一。
但包括夏國在內,這些碳基材料技術大多數並不成熟,只能停留在實驗室階段。一來是至今未能完全解決二維材料的高阻、低電流問題,二來是它的工業化生產比矽基晶片難很多。
眾所周知,碳納米管需要對碳原子進行提純,但碳比較活潑,對它的提純難度很大,目前能工業化生產的碳納米管最大提純度只有99.99%,而想要碳基晶片效能穩定,純度必須保證在99.9999%以上。這意味著市場根本就無法提供能製作晶片的合格碳納米管。
碳基晶片製作的難點還有元件的組裝問題,即在晶圓上均勻擺放碳納米管,但精確定位和連線碳納米管非常困難,目前技術遠遠無法突破。
而這份S級知識裡的碳晶複合納米材料,是以石墨烯加上鎵、銦、鉍、鍺、鉬、鉿、鈀、鈧、釔等十三種金屬元素及其氧化物,組成了三維立體的全新型碳納米管材料,因為形狀像結晶,稱之為“碳晶複合納米材料”。
它完美地解決了上述兩個問題。
首先因為特殊的結構特點,使得遊離的碳原子特別少,製造出來碳晶複合納米材料本身的純度就能達到9個9,遠遠超過碳基晶片效能穩定要求的99.9999%,不需要二次提純。
而且酷似結晶的完美三維立體結構,裡面包含了十三種金屬及其氧化物組成的漏極、源極、接觸電極、絕緣材料,能夠大幅降低電阻和提高電流,還能夠有效減少量子隧穿效應的影響。
元件的組裝問題同樣很好解決,特殊的三維結構使得它可以輕鬆的相互吸收,整齊排列為完美的直線,可以輕鬆製造出超過12英寸的大尺度晶圓片。
但光是這些優點,“碳晶複合納米材料”還稱不上“S級知識”。
“碳晶複合納米材料”最大的優點是,它能實現電荷量子位元的普適量子邏輯門操控,即它能用於量子晶片的製造。
“碳晶複合納米材料”本身的三維特殊結構,使得它組成晶圓並蝕刻了特定的電路後,透過鐳射激發,就能使“碳晶複合納米材料”的兩端“倉庫”能同時儲存出現糾纏的量子資訊及對應的邏輯門,也就是“是”、“非”和“是或非”三種邏輯狀態。
這居然是一種能同時完美相容碳基晶片與量子晶片的逆天材料!
“碳晶複合納米材料”製造方法被系統評定為S級知識的真正原因就在於此!
可惜的是這份S級知識裡並沒提及如何將“碳晶複合納米材料”製作成量子晶片。
它只是提及了如何製造出這樣“碳晶複合納米材料”,而且是工業級的大批量低成本製造,成本甚至能比採取“Fi”技術下矽基電晶體還要便宜五分之一。
不但成本低,“碳晶複合納米材料”的效能與功耗表現更是非常優異,秦克將S級知識裡給出的理論資料進行了心算,以它製作出來的14nm晶片,效能應該能達到目前世界主流高階7nm矽基晶片(採用傳統的“Fi”技術)的100倍以上,功耗卻不到後者的5%。
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恐怖如斯!
目前國內的晶片晶圓廠商已能量產14nm的晶片了,換而言之,如果能生產出“碳晶複合納米材料”並用於製造14nm的晶片,足以輕鬆秒殺掉國際上所有的7nm晶片!
哪怕將來IBM和三星真的成功採用所謂的“VTFET技術”製造出1nm的超高階晶片,也照樣會被14nm的“碳晶複合納米材料”晶片吊打!
國產晶片的自主之路,一下子就能提前大半!
秦克越看心跳得越快,差點連正在燉著的養生湯燉幹了都沒發現。
這份S級知識真是太逆天了!
哪怕隱藏了量子晶片的部分,光是用於製造碳基晶片,恐怕都會改變整個世界的晶片格局!
難怪這份S級知識能夠與《非線性偏微分方程“納維-斯託克斯方程”的探究與詳解》這樣同樣足以影響人類航空航天、地球物理、大氣海洋、工業技術等領域的龐大知識體系相提並論。
當然,以秦克現在LV2的“晶片技術”和LV1的“材料技術”,想吃透這份S級知識並在實驗室裡將“碳晶複合納米材料”製造出來,還是很有些難度。
秦克估計自己起碼要“材料技術”達到LV3左右,才能做到。
看來要想法子加強自己在材料方向的課研了,正好許清巖老師現在還兼管著晶片材料方向的課題,找到理由參與進去應該不是難事。
遺憾的是沒系統任務的話,“材料技術”想升級太難了,“人工智慧”就是個典型的例子,直到前段時間才升級到了LV3,前後一共花了一年多的時間。
升級到LV3的“人工智慧”,自然也解鎖了對應級別的知識,只是秦克一直忙於EDA課題,沒時間來翻閱罷了。
戀戀不捨地“關上”腦海時的這份S級知識,秦克心裡的震撼依然無法用言語來形容,同時他對系統的來歷更加好奇了。
為什麼系統會擁有如此強大到不可思議的知識?
不過這個問題注意沒有答桉,畢竟他連為什麼這個“學神拯救世界系統”會降臨到他身上都不知道。
總不會是真的想助他成為學神,然後讓他拯救世界吧?
拜託,又不是科幻世界。
世界和平得很,歲月靜好著呢。
秦克熟練地往養生湯里加了些開水,重新慢火細燉,同時加快了做菜的速度。
管他呢,先好好享受與小白菜的二人世界再說。
……
在七天的長假裡,秦克除了帶寧青筠出去約會放鬆外,還做了一件事,那就是升級了“微光”。
確定過青檸科技的京城分公司裡,新採購的三臺專用高階伺服器已正常運作後,秦克便將它們組成叢集,加入到微光的可使用資源中。
微光的“家”一下子變成了原本的四倍,效能與響應速度更上一層樓。
之後秦克才將LV2的微光升到了LV3,用的自然是“人工智慧”分支科技的LV3知識。
升級後的微光直接佔據了50%的服務器資源,但效果也是顯著的,它已開始有了一定的“人格”,基本上能和秦克正常“對話”,如果不是特別留意,甚至不會知道聊天物件是個“人工智慧”。
微光的“人格”也初步形成了,原始數據是這一年多來,秦克、寧青筠、秦小殼閒暇時透過與它的對話進行的“教導”。因為秦克和寧青筠較忙,反倒是秦小殼對微光的“人格”影響最大。
微光現在表現出來的“人格”就顯得有點小天真,聊天喜歡發表情圖,還會裝可憐。
比如秦克讓它蒐集些約會的新場所,它會有點小情緒地發來一句“秦克主人,你整天這樣肆我這單身狗,良心不會痛嗎?(弱小可憐又無助的抱膝哭泣表情.jpg)”
活脫脫的秦小殼風格!
幸好寧青筠對它的教導仍起著作用,微光做事依然認真負責,細節把握得很好,極有寧青筠的風格。
至於偶爾的開玩笑與不正經,那自然是從秦克那裡學來的。
總的來說,升級後的微光確實已有了幾分人工智慧的樣子了,成為一個合格的科研助手,編寫出來的代碼執行效率也大大提高,秦克基本上不用再進行二次最佳化了。
這讓秦克對微光升級到LV5的狀態很是期盼。
他並不擔心微光未來會失控就是了,因為微光所有的程式碼他都逐行稽核過才錄入的,裡面寫死了一條核心規則,“一切以秦克主人、寧青筠的命令、保護並遵循二者的意志為最優先級別,永遠無法更改”,哪怕LV5的微光像科幻小說一樣有了“自主意識”,也無法變改這條規則。
……
除了升級完微光後,秦克也關注了一下青檸科技的情況。
新的機房已在青檸植物培育實驗室附近兩公裡處開始興建,有嚴維周會長的幫忙,不但一切審批流程以最短的速度辦妥,連介紹來設計團隊、施工團隊都是國內一流的水平,周樹濤對此讚不絕口,說估計最快一年,這個新機房就能投入使用了。
而機房與伺服器運維團隊的招聘也在進行中了,青檸科技在IT界頗有名氣,業內很多人已知道它的背後就是秦克和寧青筠,這也使得招聘工作頗為順利,現在只是優中選優罷了。
植物育種實驗方面,第一組研究人員已將六種新型油菜種子成功地研製出來,其餘玉米、水稻等種子的雜交培育則還需要時間。第二組負責的化肥與除草劑、特殊抑制劑等研究則在按著秦克的指引穩步推進。第三組紅薯小組已初步掌握了紅薯的雜交培育方法,而秦克最關注的紅薯收集情況,也進入到了尾聲,只等到十月底,最後一批紅薯從發源地美洲運回來,那世界上能買到的紅薯種類,就基本上收集齊了。
到時秦克就能在虛擬科研實驗中心將所有種子投影進去,著手沙漠紅薯的研究工作了。
……
假期結束後,秦克和寧青筠重返校園,便聽到了一個好消息,最新一屆的院士評選結束,寧青筠的老師田劍蘭教授成功入選科學院院士,以後可以改稱為田院士了。
如此一來,寧青筠的師承比秦克還要厲害,她可是姜為先、王衡、田劍蘭的弟子,而同時被三個院士收為弟子的,估計全天下也只有寧青筠一個了。
田劍蘭成為院士後,依然繼續上課做學問,並沒什麼變化,只是對寧青筠的培養又加緊了幾分,寧青筠頓時忙碌起來。
幸而植物育種的課題基本上不用兩人親自參與,只需要指導就行。
EDA課題組的事目前已也暫告一段落,需要等各大廠商實際投入使用後,反饋需求後再進行最佳化完善,這起碼要一年後了,期間的維護與演算法最佳化工作,EDA團隊裡的工程們就能做,不用兩人再操心了,Q先生只需要負責在團隊遇到難題時指導解決。
唯一剩下的課題就是冰雹猜想外。
而秦克想參與的晶片材料課題組,目前並不招收實習生,雖說以秦克和許清巖的關係,想破例進去實習並不難,但平時秦克要上課,只能週末去,那意義就不大了。
問了下何良傅教授,他最近也沒什麼新材料課題,這使得秦克想多增加新材料方向課題的計劃不得不暫時擱置。
秦克想了想,乾脆把精力集中到冰雹猜想上。
目標,一個月內搞定冰雹猜想!