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第三百七十三章碳基芯片问世

书名:重生科技学霸 作者:疯子C 分类:科幻 更新时间:2023-02-09 19:58:39

说实在的,哪怕是到了今日,秦元清扶持华芯科技,可是在涉及集成电路高端制造领域,华夏与西方国家依旧有着不小的差距。

别的不说,单单阿斯麦公司的极紫外光刻机(EUV),汇聚了所有西方国家最顶尖的制造技术,堪称人类有史以来最紧密的工业品。

与航空发动机一起,成为工业制造皇冠上的一颗明珠。

秦元清也有完整的极紫外光刻机制造技术,但是他没有兑换,因为实际上现在不怎么需要,光光7纳米、5纳米制程工艺,就需要华芯科技好好吸收一阵子了。

秦元清也不得不承认,在硅基集成电路时代,西方国家有着巨大的先发优势,华夏很难在这一领域与西方国家展开竞争。在军事应用上还好,放着技术专利管不到军事设备,但是在民用方面,就会受到专利的约束。

这么多年下来,西方国家那些企业可是充分诠释了什么叫作‘专利流氓’,专利壁垒不是开玩笑的。

这也是为什么,华夏率先掌握5G技术,然后世界就轰动了,实在是3G时代的红利还没有吃完,4G时代的红利才刚刚开始吃,都还没有吃饱,结果你华威掌握5G技术,这不是砸人家饭碗么。

更可恶的是,5G技术一突破,华夏已经在建设5G基站,这速度实在是太快了。

所以才闹得沸沸扬扬。

秦元清承认,硅基芯片制程上的差距,让华夏很难在短时间内追上西方发达国家,哪怕追上了也称不上弯道超车。但硅基领域没办法弯道超车,并不意味着没有另辟蹊径的办法。

碳纳米管被科学家们寄予了厚望!

这与其本身的特性息息相关。首先,碳纳米管芯片身量虽小,但节能增效能力却更加强大,碳纳米管是由单层碳原子卷成管状的碳材料,导电性能极好,而且碳元素在地球上的储量十分丰富。

碳纳米管的直径可以根据工艺的不同制成几纳米到几十纳米长;管壁厚度更小,根据壁层碳原子数量不同,碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管;在同样集成度的情况下,碳纳米管芯片比硅元器件体积更小。

同时,碳纳米管的韧性极高,可以承受弯曲、拉伸等应力,电信号传输过程的延迟很短,所以,从材料物理属性上看,碳纳米管具有替代硅芯片的潜力。

其次,碳材料具有多种同素异形体,除了碳纳米管以外,还有人们熟知的金刚石、石墨、富勒烯、活性炭等等。

其导电性质强烈地依赖于结构,可以由绝缘体转变为半导体、由半导体变为导体。而且,它的导电方式和原理与传统的晶体管不一样,有更强的传导能力。

另外,现有的晶体管在导电过程中无可避免地会产生漏电流,漏电会导致发热,而碳纳米管可以避免这一问题,故而能效相对较高。

从理论上讲,碳纳米管芯片的能量利用率有望超过现有芯片的能效比(60%至70%)。

发热问题的解决也给芯片的散热降低了压力,硅晶体管的功耗很大,在小小的芯片空间内,发热极其严重,为了不使芯片过热无法工作,还需要分配部分的功耗用于芯片的散热,这使得硅晶体管功耗增大。

而碳纳米管芯片本身产热就少,加上碳纳米管本身的热导率很高,有效地减少了用于散热的能耗,所以碳纳米管的能效会远远高于以硅为材料的晶体管。

世界范围内,最早实现碳纳米管器件制备的是IBM,其在2014年成功制备出碳纳米管20nm栅长器件,不过,该器件性能比预期差很多。

近年来,也有国外的各类实验室号称制备出1nm栅长的碳纳米管器件,但更多的只是噱头,实际使用性能很差。

秦元清选中了碳基芯片这个方向后,开始带领碳纳米管器件的研究,然后一大批研究人员就体会到,有大佬亲自带路的便捷性和速度,研发快得一塌糊涂,一遇到瓶颈和难点,就有秦元清亲自上马解决,短短时间内就完成超高纯度电子级碳纳米管量产制备,随后团队便开始在高性能碳纳米管(CMOS互补金属氧化物半导体)晶体管的无掺杂制备、晶体管的极性控制方面进行深入研究。

“秦院士,好消息!”这一天,秦元清正在投入算法的工作中,潘教授喜气洋洋的过来说道。

“哦?潘教授,有什么好消息?”秦元清好奇地问道。

“成功了!碳基芯片成功了!”潘教授兴奋地差点都要跳起来,已经快48岁的潘教授,在这一刻一点也不显得稳重。

他完全没有想到,秦元清才来了不到一个月,碳基芯片竟然就研发成功了,这简直是太不可思议,太鼓舞人心了!

有了碳基芯片,潘教授完全有把握,让量子计算机达到2个比特,大大提高量子计算机的运行速度。

“在哪里?”秦元清也颇为意外,他还想着,这碳基芯片估计得到明年才能问世,甚至是到后年问世都正常,结果没想到现在就问世了,这简直是他暂时离开前最好的消息。

“走,就在实验室,大家都兴奋坏了!”潘教授说道,然后在前面带路,秦元清跟上。

来到了不远处的实验室,就看到郭院士如同一个孩子一般,在那边又跳又叫着,眼中都是饱含泪水,其他人也好不到哪里去。

谁能想得到,碳基芯片竟然就诞生在他们这个实验室。

“秦院士,谢谢你,谢谢你!”郭院士说话声音都有些哽咽了。

“郭院士,您看是不是让我看一下碳基芯片?”秦元清有些不好意思地说道。

“你看,我这个老头子,一高兴就忘记,小曹,把碳基芯片取出来,给秦院士看看。”郭院士说道,然后就看到一个中年人掏出钥匙解开了柜子的锁,然后带上手套,从样品柜里小心翼翼地取出了一支巴掌大小的茶色玻璃器皿。

“因为是碳材料,这种芯片对强光源比较敏感,我们就把它保存在里面了!”郭院士解释说道。

盯着那个茶色的玻璃器皿端详了一会儿,看着安静躺在容器中央卡槽内的拇指甲大小的芯片,秦元清开口问道:“可进行测试了?”

“还没来得及进行测试,接下来会展开测试阶段!”潘教授说道。

秦元清微微点头,碳基芯片的样品诞生,意味着华夏从碳基晶体管到碳基芯片的飞越性突破!

这说明,华夏在碳基芯片领域实现了弯道超车,从此以后不怕再被卡脖子了。也代表着,量子计算机迎来最适合它的芯片了。

“郭院士,潘教授,算法方面我已经完成差不多了,接下来只剩下加密算法。”秦元清说道,“我明天就得返回京城,和其他人一起参加诺贝尔奖颁奖典礼,等回来后再完成加密算法。”

不知不觉,已经到了诺贝尔颁奖时间,秦元清再来到中科大后,也是取得了很大的成果,一来是使得华夏在碳基晶体管迅速达到世界一流,现在碳基芯片样品诞生,意味着华夏成为世界上第一个掌握碳基芯片的国家,占据着先机,无疑在今后的碳基芯片领域将拥有先发优势,从而在标准的制定上拥有着绝对的话语权,在碳基芯片的专利上也能占据先机,学习西方那些专利流氓一样,成为新时代的专利流氓。

当然,现在碳基芯片样品属于实验室产品,接下来将进行一系列测试,去检验碳基芯片的性能,以及探索相关的碳基芯片制造工艺,从碳基芯片实验室产品走向商业化,没有三五年,估计有点悬。

一流企业做标准,二流企业做品牌,三流企业做产品!

这句话到现在也是没有过时!

谁掌握先机,谁在标准制定上就拥有更大的话语权。

当然,在算法方面,秦元清已经基本上自己一个人干完了,那一整套算法可比原本的算法强了十倍都不止。原本量子计算机算法团队,制定的那些算法,简直是又臭又长,被秦元清直接推翻掉。

“行,那我们祝秦院士你捧杯归来!”郭院士笑着说道:“我们也要努力,重新制造一台量子计算机,并且检测碳基芯片的性能,争取新春之时给全国人民献礼!”

秦元清笑了笑,新春献礼,国内科研机构特别流行这个,也不知道该说什么,这个传统秦元清倒是没有特殊感情,但是国内科研机构总是希望在新春来临之际,公布最新成果,给全国人民献上新春大礼。

潘教授亲自开车,送秦元清前往机场,临别之时,潘教授再三真挚地感谢秦元清对于量子计算机所作的贡献,他们项目组一定会如实地向上级汇报。

秦元清淡笑不语,实际上报不报他的,他已经无所谓了,毕竟他已经站在华夏科学界最顶峰了,一览众山小,他已经不需要那些名气来加成了,来维持他的话语权。

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