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第五百一十七章 能同时完美兼容碳基芯片与量子芯片的逆天材料!

    1nm是什么概念?用对比就很清晰了,一个硅原子才0.384nm。1nm都没有三个硅原子合在一起大,也就是说,1nm芯片晶体管结构中栅极的线宽,仅够两个硅原子并列,三个都挤不下。

    从当前的理论来看,1nm芯片已是硅基芯片的理论极限了,因为到了这个制程工艺,量子隧穿的效应将无法避免,简单来说,就是电子会从一个晶体管无法控制地跑向另一个晶体管,使得晶体管的“0”和“1”状态混乱起来,导致该晶体管失效,芯片也就自然无法正常工作。

    其实在7nm制程时,量子隧穿效应已有一定机率出现了,只是通过特殊的新结构来解决罢了,但这样的结果就功耗加大,芯片发热量增加。

    而且这样的新结构到了1nm时,因为量子隧穿效应的发生率太高而失效,能耗与发热量都超过了可以接受的范围。

    当然,理论是不断地进化的,据说IBM与三星在不久前就声称研究出了所谓的“VTFET技术”,即“垂直传输场应晶体管技术”,以垂直方式堆叠晶体管,让芯片的电流以垂直的方式进行流通,以此减少量子隧穿效应,进而将硅基芯片的制艺推进到1nm以内。

    然而这更像是拿着不完善的实验室数据来吹嘘,提前吸引市场关注、提振股价,距离实验室出成果还有遥远的距离。

    正因为目前最成熟的硅基芯片都无法解决1nm芯片的量子隧穿效应,秦克对这份S级知识充满了兴奋,他很想看看系统的知识里,是如何解决这个量子层面的难题。

    而这篇《一种适用于1nm芯片的全新型碳晶复合纳米材料制作全流程》里提及到的碳晶复合纳米材料,确实也给了他非常大的惊喜。

    虽然没法子全部看明白,但七成左右的内容秦克还是能弄懂的,关键的技术细节部分不懂也能能猜个大概。

    他越看越是精神振奋。

    系统这份S级知识的核心是“碳晶复合纳米材料”,这是碳基路线的新型材料。

    碳基芯片并不是什么新概念,各国都加大力度来研究这个新方向,它的代表就是石墨烯芯片。

    当科学家们发现硅基芯片已几乎将“摩尔定律”折腾到失效了,就开始从芯片材料上着手,尝试寻找替代硅基材料的新型材料,目前主流的就是碳基材料,已有了不少的研究成果。

    最出名的是基于碳的N型半导体、P型半导体,以及碳纳米管场效应晶体管。

    夏国在这方面弯道超车,走在世界的前列。秦克在年初时从《物理学报》看到的那篇由姚文城、方世骥写的《基于冷源晶体管物理机制的亚60器件模拟研究》,里面提及到的就是“迪拉克冷源晶体管”也是属于碳纳米管场效应晶体管材料之一。

    但包括夏国在内,这些碳基材料技术大多数并不成熟,只能停留在实验室阶段。一来是至今未能完全解决二维材料的高阻、低电流问题,二来是它的工业化生产比硅基芯片难很多。

    众所周知,碳纳米管需要对碳原子进行提纯,但碳比较活泼,对它的提纯难度很大,目前能工业化生产的碳纳米管最大提纯度只有99.99%,而想要碳基芯片性能稳定,纯度必须保证在99.9999%以上。这意味着市场根本就无法提供能制作芯片的合格碳纳米管。

    碳基芯片制作的难点还有元件的组装问题,即在晶圆上均匀摆放碳纳米管,但精确定位和连接碳纳米管非常困难,目前技术远远无法突破。

    而这份S级知识里的碳晶复合纳米材料,是以石墨烯加上镓、铟、铋、锗、钼、铪、钯、钪、钇等十三种金属元素及其氧化物,组成了三维立体的全新型碳纳米管材料,因为形状像结晶,称之为“碳晶复合纳米材料”。

    它完美地解决了上述两个问题。

    首先因为特殊的结构特点,使得游离的碳原子特别少,制造出来碳晶复合纳米材料本身的纯度就能达到9个9,远远超过碳基芯片性能稳定要求的99.9999%,不需要二次提纯。

    而且酷似结晶的完美三维立体结构,里面包含了十三种金属及其氧化物组成的漏极、源极、接触电极、绝缘材料,能够大幅降低电阻和提高电流,还能够有效减少量子隧穿效应的影响。

    元件的组装问题同样很好解决,特殊的三维结构使得它可以轻松的相互吸收,整齐排列为完美的直线,可以轻松制造出超过12英寸的大尺度晶圆片。

    《仙木奇缘》

    但光是这些优点,“碳晶复合纳米材料”还称不上“S级知识”。

    “碳晶复合纳米材料”最大的优点是,它能实现电荷量子比特的普适量子逻辑门操控,即它能用于量子芯片的制造。

    “碳晶复合纳米材料”本身的三维特殊结构,使得它组成晶圆并蚀刻了特定的电路后,通过激光激发,就能使“碳晶复合纳米材料”的两端“仓库”能同时存储出现纠缠的量子信息及对应的逻辑门,也就是“是”、“非”和“是或非”三种逻辑状态。

    这居然是一种能同时完美兼容碳基芯片与量子芯片的逆天材料!

    “碳晶复合纳米材料”制造方法被系统评定为S级知识的真正原因就在于此!

    可惜的是这份S级知识里并没提及如何将“碳晶复合纳米材料”制作成量子芯片。

    它只是提及了如何制造出这样“碳晶复合纳米材料”,而且是工业级的大批量低成本制造,成本甚至能比采取“Fi”技术下硅基晶体管还要便宜五分之一。

    不但成本低,“碳晶复合纳米材料”的性能与功耗表现更是非常优异,秦克将S级知识里给出的理论数据进行了心算,以它制作出来的14nm芯片,性能应该能达到目前世界主流高端7nm硅基芯片的100倍以上,功耗却不到后者的5%。

    恐怖如斯!

    目前国内的芯片晶圆厂商已能量产14nm的芯片了,换而言之,如果能生产出“碳晶复合纳米材料”并用于制造14nm的芯片,足以轻松秒杀掉国际上所有的7nm芯片!

    哪怕将来IBM和三星真的成功采用所谓的“VTFET技术”制造出1nm的超高端芯片,也照样会被14nm的“碳晶复合纳米材料”芯片吊打!

    国产芯片的自主之路,一下子就能提前大半!

    秦克越看心跳得越快,差点连正在炖着的养生汤炖干了都没发现。

    这份S级知识真是太逆天了!

    哪怕隐藏了量子芯片的部分,光是用于制造碳基芯片,恐怕都会改变整个世界的芯片格局!

    难怪这份S级知识能够与《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》这样同样足以影响人类航空航天、地球物理、大气海洋、工业技术等领域的庞大知识体系相提并论。

    当然,以秦克现在LV2的“芯片技术”和LV1的“材料技术”,想吃透这份S级知识并在实验室里将“碳晶复合纳米材料”制造出来,还是很有些难度。

    秦克估计自己起码要“材料技术”达到LV3左右,才能做到。

    看来要想法子加强自己在材料方向的课研了,正好许清岩老师现在还兼管着芯片材料方向的课题,找到理由参与进去应该不是难事。

    遗憾的是没系统任务的话,“材料技术”想升级太难了,“人工智能”就是个典型的例子,直到前段时间才升级到了LV3,前后一共花了一年多的时间。

    升级到LV3的“人工智能”,自然也解锁了对应级别的知识,只是秦克一直忙于EDA课题,没时间来翻阅罢了。

    恋恋不舍地“关上”脑海时的这份S级知识,秦克心里的震撼依然无法用言语来形容,同时他对系统的来历更加好奇了。

    为什么系统会拥有如此强大到不可思议的知识?

    不过这个问题注意没有答桉,毕竟他连为什么这个“学神拯救世界系统”会降临到他身上都不知道。

    总不会是真的想助他成为学神,然后让他拯救世界吧?

    拜托,又不是科幻世界。

    世界和平得很,岁月静好着呢。

    秦克熟练地往养生汤里加了些开水,重新慢火细炖,同时加快了做菜的速度。

    管他呢,先好好享受与小白菜的二人世界再说。

    ……

    在七天的长假里,秦克除了带宁青筠出去约会放松外,还做了一件事,那就是升级了“微光”。

    确定过青柠科技的京城分公司里,新采购的三台专用高端服务器已正常运作后,秦克便将它们组成集群,加入到微光的可使用资源中。

    微光的“家”一下子变成了原本的四倍,性能与响应速度更上一层楼。

    之后秦克才将LV2的微光升到了LV3,用的自然是“人工智能”分支科技的LV3知识。

    升级后的微光直接占据了50%的服务器资源,但效果也是显着的,它已开始有了一定的“人格”,基本上能和秦克正常“对话”,如果不是特别留意,甚至不会知道聊天对象是个“人工智能”。

    微光的“人格”也初步形成了,原始数据是这一年多来,秦克、宁青筠、秦小壳闲暇时通过与它的对话进行的“教导”。因为秦克和宁青筠较忙,反倒是秦小壳对微光的“人格”影响最大。

    微光现在表现出来的“人格”就显得有点小天真,聊天喜欢发表情图,还会装可怜。

    比如秦克让它搜集些约会的新场所,它会有点小情绪地发来一句“秦克主人,你整天这样肆我这单身狗,良心不会痛吗?”

    活脱脱的秦小壳风格!

    幸好宁青筠对它的教导仍起着作用,微光做事依然认真负责,细节把握得很好,极有宁青筠的风格。

    至于偶尔的开玩笑与不正经,那自然是从秦克那里学来的。

    总的来说,升级后的微光确实已有了几分人工智能的样子了,成为一个合格的科研助手,编写出来的代码执行效率也大大提高,秦克基本上不用再进行二次优化了。

    这让秦克对微光升级到LV5的状态很是期盼。

    他并不担心微光未来会失控就是了,因为微光所有的代码他都逐行审核过才录入的,里面写死了一条核心规则,“一切以秦克主人、宁青筠的命令、保护并遵循二者的意志为最优先级别,永远无法更改”,哪怕LV5的微光像科幻一样有了“自主意识”,也无法变改这条规则。

    ……

    除了升级完微光后,秦克也关注了一下青柠科技的情况。

    新的机房已在青柠植物培育实验室附近两公里处开始兴建,有严维周会长的帮忙,不但一切审批流程以最短的速度办妥,连介绍来设计团队、施工团队都是国内一流的水平,周树涛对此赞不绝口,说估计最快一年,这个新机房就能投入使用了。

    而机房与服务器运维团队的招聘也在进行中了,青柠科技在IT界颇有名气,业内很多人已知道它的背后就是秦克和宁青筠,这也使得招聘工作颇为顺利,现在只是优中选优罢了。

    植物育种实验方面,第一组研究人员已将六种新型油菜种子成功地研制出来,其余玉米、水稻等种子的杂交培育则还需要时间。第二组负责的化肥与除草剂、特殊抑制剂等研究则在按着秦克的指引稳步推进。第三组红薯小组已初步掌握了红薯的杂交培育方法,而秦克最关注的红薯收集情况,也进入到了尾声,只等到十月底,最后一批红薯从发源地美洲运回来,那世界上能买到的红薯种类,就基本上收集齐了。

    到时秦克就能在虚拟科研实验中心将所有种子投影进去,着手沙漠红薯的研究工作了。

    ……

    假期结束后,秦克和宁青筠重返校园,便听到了一个好消息,最新一届的院士评选结束,宁青筠的老师田剑兰教授成功入选科学院院士,以后可以改称为田院士了。

    如此一来,宁青筠的师承比秦克还要厉害,她可是姜为先、王衡、田剑兰的弟子,而同时被三个院士收为弟子的,估计全天下也只有宁青筠一个了。

    田剑兰成为院士后,依然继续上课做学问,并没什么变化,只是对宁青筠的培养又加紧了几分,宁青筠顿时忙碌起来。

    幸而植物育种的课题基本上不用两人亲自参与,只需要指导就行。

    EDA课题组的事目前已也暂告一段落,需要等各大厂商实际投入使用后,反馈需求后再进行优化完善,这起码要一年后了,期间的维护与算法优化工作,EDA团队里的工程们就能做,不用两人再操心了,Q先生只需要负责在团队遇到难题时指导解决。

    唯一剩下的课题就是冰雹猜想外。

    而秦克想参与的芯片材料课题组,目前并不招收实习生,虽说以秦克和许清岩的关系,想破例进去实习并不难,但平时秦克要上课,只能周末去,那意义就不大了。wap..OrG

    问了下何良傅教授,他最近也没什么新材料课题,这使得秦克想多增加新材料方向课题的计划不得不暂时搁置。

    秦克想了想,干脆把精力集中到冰雹猜想上。

    目标,一个月内搞定冰雹猜想!

    我真的只想当一个学神啊墨少堤的我真的只想当一个学神啊