大國院士 第九百七十章 最長兩三年的時間！

    雄芯05號，嚴格的來說，這其實還算不上碳基晶片的第一代產品。

    儘管目前已經可以做到小批量的生產了，並且通過了一系列的測試實驗，但這依舊改變不了它只是『實驗性』產品。

    沒錯，雄芯05號只是在碳基晶片的研發中，首批具備相對成熟性計算功能的實驗性產品，距離商業化的推出，還有很遙遠的路要走。

    每平方毫米上集成1000萬顆碳基電晶體的晶片，別說是放到2025年的現在了，就是放到十年前2015年，其實集成電晶體的數量也無法和矽基晶片相比。

    2015年的時候，英特爾正式發佈了第五代處理器，使用14nm工藝，電晶體數量高達19億個。

    而徐川手上的這枚碳基晶片，電晶體總數量才堪堪達到10億隻，距離英特爾第五代產品還相差了接近一倍的距離。

    不過碳基晶片和矽基晶片本身就是兩個不同的產品，並不能完全一概而論。

    以十億隻碳基電晶體數量構造的碳基晶片，就能夠在性能上對標甚至超過英特爾的五代處理器。

    10億比19億，一半的電晶體數量，性能完全不輸，甚至在某些方面還超過了。

    這足以見得碳基晶片的優越性和發展潛力。

    畢竟目前來說，碳基晶片還處於研發的狀態，無論是從設計軟件、指令集體系、晶片設計等環節，幾乎都是模仿矽基晶片而推衍的。

    雖然理論上來說，碳基晶片和矽基晶片的差距並不大，矽基半導體能用的東西也幾乎都可以直接套到碳基半導體上。

    但這兩終究是兩種不同的元素材料，怎麼可能百分百適配。

    套用矽基晶片的設計應用到碳基晶片上目前也只是無奈之舉而已，畢竟碳基晶片的研發是有史以來的頭一次。

    在這一領域，他們已經走到了世界的前沿了。

    簡單的來說，就是前面已經沒有石頭可以供他們摸着過河了，後面的路，都需要他們自己一點一點的摸索着前進。

    如果是真正的碳基晶片，那麼相關的電路設計，架構等等都是需要以碳基半導體材料為基礎重新進行設計的。

    現在，說句難聽的話，即便是可以使用的成品晶片，也只是半成品而已。

    如果等未來他們真正的依託碳基半導體材料開發和完善出來了一套配套的體系，做到了真正的碳基晶片.....

    到時候整個行業就是他們說了算了，什麼英偉達、台積電、阿斯麥、英特爾、高通之類的矽基半導體公司，都得跪下來喊他們爸爸。

    總而言之，雖然技術才剛剛起步，但雄芯05號的性能已經初步展現了碳基晶片的優越性。

    無論是熱設計功耗30WTDP，還是主頻達到了5.8Hz的頻率，都極大的展示了碳基晶片的潛力，這些都是矽基晶片遠遠無法比擬的。

    .......

    簡單的介紹了一下雄芯05號的性能後，趙光貴從柜子中再度取出來一枚碳基晶片。

    看着呈放在保護盒中的樣品，他感慨着開口道：「目前來說，這枚碳基晶片已經具備了一定的商業化價值了。」

    「只不過無論是從設計還是製備方面來說都還有着許多的不足。」

    「比如碳基電晶體的雕刻加工，雖然說是28納米的工藝，但實際上中芯國際那邊使用的是65納米的氟化氬光刻機光刻機雕刻技術，疊加了多重曝光技術才做到28納米的。」

    「也就是說，目前咱們碳基晶片的納米進程上限，依舊在一定程度上受到了光刻機的制約和影響。」

    聽到這話，徐川有些好奇的問道：「但是我記得碳基晶片好像可以繞過光刻機？使用其他的雕刻手段來着？之前我有看過類似的論文來着。」

    微微頓了頓，他接着道：「而且如果我沒記錯的話，之前你們通過實驗室製備『MOSFET金屬-氧化物半導體場效應電晶體』和『JFET結型場效應管』好像也沒用光刻機吧？」

    對於晶片製備相關的技術，他的確不是很了解，畢竟他並不是這一領域的研究人員。

    不過星海研究院這邊在研究碳基晶片，他還是看過一些晶片領域的論文的。

    比如碳基晶片的雕刻技術，電路圖的設計等等。

    晶片晶片被譽為現代工業的掌上明珠，其製造過程涉及多個工藝步驟。

    包括氧化光刻、離子注入、化學機械研磨、刻蝕、澱積、金屬化、清洗等。

    而在這些工藝步驟中，光刻技術尤為重要，是晶片製備的核心工藝之一，占晶片製造成本的35%以上

    通常來說，晶片只能通過光刻機生產的主要原因是光刻技術具有高解像度、高效率和多層次製造的能力。

    越是高端的晶片，對光刻機的要求也就越高。

    目前全世界能夠生產低納米級別光刻機的廠商，只有風車國的阿斯麥ASML公司。

    這是光刻機領域的霸主，擁有極紫外（EUV）光刻機技術，能夠生產最先進制程晶片的關鍵設備，被台積電、三星等晶片製造巨頭依賴，用於5納米及以下製程的晶片生產。

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    當然，阿斯麥ASML公司也並不是風車國的，它的光刻機技術可以說來源於整個西方國家利益集團。

    比如日耳曼國的蔡司公司提供的頂級光學元件，櫻花國提供的高質量光刻膠和單晶矽圓，光源來自米國的cymer公司等等。

    也就是說，ASML學會了金庸小說的武功秘笈，集百家之所長，為己所用，然後再通過自己的軟件來進行高級整合，真正做到了「一個好漢三個幫」，這就是ASML的聰明之處。

    相比之下，櫻花國的尼康和佳能就保守的多，比較注重武士道精神，喜歡單打獨鬥，這也是櫻花國無法超越ASML的一個重要原因。

    而在光刻機或者說半導體這一塊，一直都是那些西方利益集團打壓他們的重要手段。

    比如尖端的晶片，低納米的光刻機等等，他們在這一領域吃過不少次的虧。

    無論是華威、小米，還是中芯國際，京東方等互聯網/通訊企業或半導體設備製造商，都是曾不公平的對待和惡意打壓遭遇過很多的挫折。

    如果說發展碳基晶片依舊繞不開光刻機的話，碳基晶片的影響力、價值等等都將受到一定程度的限制。

    對面，趙光貴搖了搖頭，道：「實驗製備和工業生產是兩個完全不同的概念。」

    「實驗室不使用光刻機並不能說碳基晶片的生產就繞過了光刻機。實驗室環境做的晶片，可以藉助儀器進行電路刻蝕，是不用藉助光刻機的。」

    「但是這只是理論研究的方法，沒辦法批量生產。」

    「而按照當前晶片製造的模式來看，所有大規模量產的晶片，都是通過光刻的方式，將電路圖刻到矽片上面去的，本身只是材料的不同。」

    「其模式、流程其實還是一致的，都需要進行電路刻蝕。而電路刻蝕大規模批量生產，是無法繞過光刻機的。」

    「所以目前中芯國際那邊加工碳基晶片，依舊是採用的類似矽基晶片的方法來處理的。」

    停頓了一下，他的目光落在手中捏着的碳基晶片上，接着說道。

    「當然，您所期待的繞過光刻機，通過其他方法雕刻碳基晶片電晶體的技術我們也正在組織人力物力進行研發。」

    「比如電弧放電法、激光燒蝕法，化學氣相沉積法等方法來製備碳基晶片。」

    「但目前來說這些技術還遠遠比不上傳統的光刻技術成熟，且在製備出來的晶片進程上要更大。」

    「比如之前我們嘗試過使用電弧放電法和激光燒蝕法來製備碳基晶片，兩者能做到的晶片進程一個在微米級，另一個雖然達到了納米級，但也超過了五百納米。」

    「要想繞開光刻機這一關鍵技術去加工雕刻碳基晶片，目前來說幾乎不可能，很難很難。」

    簡單的解釋了一下，趙光貴的目光落在手中的晶片上。

    事實上，想要繞開光刻機去製備碳基晶片的，又何止是眼前這位一個。

    其他的不說，華威海思、中芯國際，甚至聯發科，台積電，英特爾等等的半導體晶圓代工廠都想找到一條繞開光刻機加工晶片的道路。

    這段時間他負責和華威海思、中芯國際等團隊的人配合生產研究碳基晶片的時候，也向那些專業的晶片研發人員諮詢過這個問題。

    這條路不是那麼容易走的。

    人類在半導體的發展上走了幾十年，才最終確定了矽基晶片這條路。

    其原因在於矽的成本效益高、化學穩定性好、半導體屬性優秀、加工技術成熟等等原因。

    尤其是半導體屬性優秀，是其中非常關鍵的一點。

    矽是一種天然的半導體材料，它在純淨形態下電阻大，在添加少量雜質（摻雜）後，可以控制其電導性，從而有效地在導電與絕緣之間切換，這是製造晶片時不可或缺的屬性。

    相對比矽來說，其他的材料在這方面都有着自己的缺陷。

    比如人類最早使用的鍺基晶片。

    鍺是最早用於電晶體的材料，但由於其在地殼中的含量較低，導致成本較高，且穩定性不如矽，因此逐漸被矽取代。

    還有現在他們研發的碳基晶片。

    雖然說碳基材料雖然具有一些優勢，如更高的運行速度和更低的功耗，但其熱導率較低，加工難度大且成本高，這些問題都極大限制了碳基晶片的廣泛應用。

    尤其是摻雜電路控制和大規模的排列碳納米管或石墨烯片，都是碳基晶片生產過程中的巨大難題。

    相對比之下，矽材料的優勢要大很多很多了。

    雖然說高純度的單晶矽、光刻膠等等都是難題，但它最大的難題還是光刻機。

    只有頂尖的光刻機，才能製備出更低納米的矽基晶片。

    毫不誇張的說，在目前人類所研究過的晶片製備技術中，矽基晶片是最簡單的一條。

    而即便是其中最簡單一條，也是耗費了幾乎整個西方利益集團+幾十年的時間才逐漸一點一點的完善起來的。

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    想要彎道超車，繞開光刻機直接雕刻加工晶片，談何容易。

    可以說你能想到過的道路，那些晶片領域的研發人員幾乎全都想到過並且曾經嘗試過。

    ......

    雖然說光刻機目前依舊是攔在碳基晶片面前的一道難題，但趙光貴並沒有太過擔憂。

    他笑了笑，接着說道：「雖然說光刻機的問題很大，但目前來說我們並不需要太過擔憂。」

    「國內研究光刻機的廠商還是有的，比如魔都那邊的魔都微電子公司，他們已經有了成熟的光刻機製備體系。並且研發出90納米、110納米、280納米以及55納米四大系列的國產光刻機。」

    「而目前正在推進的28納米光刻機也即將成熟。」

    「而對於碳基晶片來說，碳基電晶體在物理屬性上的優越性足夠在一定程度上彌補我們在製程工藝上的不足。」

    「理論上來說，只要我們能夠將每平方毫米的碳基電晶體數量提升到三千萬顆，它所爆發出來的性能，就足以媲美現在世面上的中高端晶片。」

    「這也是我們接下來的重點研究方向。」

    徐川點了點頭，問道：「那距離這個目標，我們大概還需要多長的時間？」

    聽到這個問題，趙光貴仔細地思忖了一會兒，用相對保守的態度回答道：「按照目前的情況來看，最長一年之內，我們就應該能做出具備商業價值的碳基晶片了。」

    「當然，我說的這個商業價值指的是至少能夠媲美目前市面上的中高端矽基晶片的程度。」

    「嗯......」

    思索了一下，趙光貴補充道：「如果是以英特爾的酷睿系列來做對比，一年後我們至少能夠生產出性能達到酷睿10代級別的碳基晶片。」

    「雖然說這距離酷睿最新的14代晶片還有一些差距，但以碳基晶片的發展速度，相信頂多只需要兩三年的時間，我們就能追平甚至超過對方！」

    ......

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