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第三百七十三章碳基芯片問世

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  說實在的,哪怕是到了今日,秦元清扶持華芯科技,可是在涉及集成電路高端制造領域,華夏與西方國家依舊有著不小的差距。

  別的不說,單單阿斯麥公司的極紫外光刻機(EUV),匯聚了所有西方國家最頂尖的制造技術,堪稱人類有史以來最緊密的工業品。

  與航空發動機一起,成為工業制造皇冠上的一顆明珠。

  秦元清也有完整的極紫外光刻機制造技術,但是他沒有兌換,因為實際上現在不怎么需要,光光7納米、5納米制程工藝,就需要華芯科技好好吸收一陣子了。

  秦元清也不得不承認,在硅基集成電路時代,西方國家有著巨大的先發優勢,華夏很難在這一領域與西方國家展開競爭。在軍事應用上還好,放著技術專利管不到軍事設備,但是在民用方面,就會受到專利的約束。

  這么多年下來,西方國家那些企業可是充分詮釋了什么叫作‘專利流氓’,專利壁壘不是開玩笑的。

  這也是為什么,華夏率先掌握5G技術,然后世界就轟動了,實在是3G時代的紅利還沒有吃完,4G時代的紅利才剛剛開始吃,都還沒有吃飽,結果你華威掌握5G技術,這不是砸人家飯碗么。

  更可惡的是,5G技術一突破,華夏已經在建設5G基站,這速度實在是太快了。

  所以才鬧得沸沸揚揚。

  秦元清承認,硅基芯片制程上的差距,讓華夏很難在短時間內追上西方發達國家,哪怕追上了也稱不上彎道超車。但硅基領域沒辦法彎道超車,并不意味著沒有另辟蹊徑的辦法。

  碳納米管被科學家們寄予了厚望!

  這與其本身的特性息息相關。首先,碳納米管芯片身量雖小,但節能增效能力卻更加強大,碳納米管是由單層碳原子卷成管狀的碳材料,導電性能極好,而且碳元素在地球上的儲量十分豐富。

  碳納米管的直徑可以根據工藝的不同制成幾納米到幾十納米長;管壁厚度更小,根據壁層碳原子數量不同,碳納米管可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管;在同樣集成度的情況下,碳納米管芯片比硅元器件體積更小。

  同時,碳納米管的韌性極高,可以承受彎曲、拉伸等應力,電信號傳輸過程的延遲很短,所以,從材料物理屬性上看,碳納米管具有替代硅芯片的潛力。

  其次,碳材料具有多種同素異形體,除了碳納米管以外,還有人們熟知的金剛石、石墨、富勒烯、活性炭等等。

  其導電性質強烈地依賴于結構,可以由絕緣體轉變為半導體、由半導體變為導體。而且,它的導電方式和原理與傳統的晶體管不一樣,有更強的傳導能力。

  另外,現有的晶體管在導電過程中無可避免地會產生漏電流,漏電會導致發熱,而碳納米管可以避免這一問題,故而能效相對較高。

  從理論上講,碳納米管芯片的能量利用率有望超過現有芯片的能效比(60至70)。

  發熱問題的解決也給芯片的散熱降低了壓力,硅晶體管的功耗很大,在小小的芯片空間內,發熱極其嚴重,為了不使芯片過熱無法工作,還需要分配部分的功耗用于芯片的散熱,這使得硅晶體管功耗增大。

  而碳納米管芯片本身產熱就少,加上碳納米管本身的熱導率很高,有效地減少了用于散熱的能耗,所以碳納米管的能效會遠遠高于以硅為材料的晶體管。

  世界范圍內,最早實現碳納米管器件制備的是IBM,其在2014年成功制備出碳納米管20nm柵長器件,不過,該器件性能比預期差很多。

  近年來,也有國外的各類實驗室號稱制備出1nm柵長的碳納米管器件,但更多的只是噱頭,實際使用性能很差。

  秦元清選中了碳基芯片這個方向后,開始帶領碳納米管器件的研究,然后一大批研究人員就體會到,有大佬親自帶路的便捷性和速度,研發快得一塌糊涂,一遇到瓶頸和難點,就有秦元清親自上馬解決,短短時間內就完成超高純度電子級碳納米管量產制備,隨后團隊便開始在高性能碳納米管(CMOS互補金屬氧化物半導體)晶體管的無摻雜制備、晶體管的極性控制方面進行深入研究。

  “秦院士,好消息!”這一天,秦元清正在投入算法的工作中,潘教授喜氣洋洋的過來說道。

  “哦?潘教授,有什么好消息?”秦元清好奇地問道。

  “成功了!碳基芯片成功了!”潘教授興奮地差點都要跳起來,已經快48歲的潘教授,在這一刻一點也不顯得穩重。

  他完全沒有想到,秦元清才來了不到一個月,碳基芯片竟然就研發成功了,這簡直是太不可思議,太鼓舞人心了!

  有了碳基芯片,潘教授完全有把握,讓量子計算機達到2個比特,大大提高量子計算機的運行速度。

  “在哪里?”秦元清也頗為意外,他還想著,這碳基芯片估計得到明年才能問世,甚至是到后年問世都正常,結果沒想到現在就問世了,這簡直是他暫時離開前最好的消息。

  “走,就在實驗室,大家都興奮壞了!”潘教授說道,然后在前面帶路,秦元清跟上。

  來到了不遠處的實驗室,就看到郭院士如同一個孩子一般,在那邊又跳又叫著,眼中都是飽含淚水,其他人也好不到哪里去。

  誰能想得到,碳基芯片竟然就誕生在他們這個實驗室。

  “秦院士,謝謝你,謝謝你!”郭院士說話聲音都有些哽咽了。

  “郭院士,您看是不是讓我看一下碳基芯片?”秦元清有些不好意思地說道。

  “你看,我這個老頭子,一高興就忘記,小曹,把碳基芯片取出來,給秦院士看看。”郭院士說道,然后就看到一個中年人掏出鑰匙解開了柜子的鎖,然后帶上手套,從樣品柜里小心翼翼地取出了一支巴掌大小的茶色玻璃器皿。

  “因為是碳材料,這種芯片對強光源比較敏感,我們就把它保存在里面了!”郭院士解釋說道。

  盯著那個茶色的玻璃器皿端詳了一會兒,看著安靜躺在容器中央卡槽內的拇指甲大小的芯片,秦元清開口問道:“可進行測試了?”

  “還沒來得及進行測試,接下來會展開測試階段!”潘教授說道。

  秦元清微微點頭,碳基芯片的樣品誕生,意味著華夏從碳基晶體管到碳基芯片的飛越性突破!

  這說明,華夏在碳基芯片領域實現了彎道超車,從此以后不怕再被卡脖子了。也代表著,量子計算機迎來最適合它的芯片了。

  “郭院士,潘教授,算法方面我已經完成差不多了,接下來只剩下加密算法。”秦元清說道,“我明天就得返回京城,和其他人一起參加諾貝爾獎頒獎典禮,等回來后再完成加密算法。”

  不知不覺,已經到了諾貝爾頒獎時間,秦元清再來到中科大后,也是取得了很大的成果,一來是使得華夏在碳基晶體管迅速達到世界一流,現在碳基芯片樣品誕生,意味著華夏成為世界上第一個掌握碳基芯片的國家,占據著先機,無疑在今后的碳基芯片領域將擁有先發優勢,從而在標準的制定上擁有著絕對的話語權,在碳基芯片的專利上也能占據先機,學習西方那些專利流氓一樣,成為新時代的專利流氓。

  當然,現在碳基芯片樣品屬于實驗室產品,接下來將進行一系列測試,去檢驗碳基芯片的性能,以及探索相關的碳基芯片制造工藝,從碳基芯片實驗室產品走向商業化,沒有三五年,估計有點懸。

  一流企業做標準,二流企業做品牌,三流企業做產品!

  這句話到現在也是沒有過時!

  誰掌握先機,誰在標準制定上就擁有更大的話語權。

  當然,在算法方面,秦元清已經基本上自己一個人干完了,那一整套算法可比原本的算法強了十倍都不止。原本量子計算機算法團隊,制定的那些算法,簡直是又臭又長,被秦元清直接推翻掉。

  “行,那我們祝秦院士你捧杯歸來!”郭院士笑著說道:“我們也要努力,重新制造一臺量子計算機,并且檢測碳基芯片的性能,爭取新春之時給全國人民獻禮!”

  秦元清笑了笑,新春獻禮,國內科研機構特別流行這個,也不知道該說什么,這個傳統秦元清倒是沒有特殊感情,但是國內科研機構總是希望在新春來臨之際,公布最新成果,給全國人民獻上新春大禮。

  潘教授親自開車,送秦元清前往機場,臨別之時,潘教授再三真摯地感謝秦元清對于量子計算機所作的貢獻,他們項目組一定會如實地向上級匯報。

  秦元清淡笑不語,實際上報不報他的,他已經無所謂了,畢竟他已經站在華夏科學界最頂峰了,一覽眾山小,他已經不需要那些名氣來加成了,來維持他的話語權。

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