英特尔创始人之一戈登·科曼(GordonKemen)在1965年发现的一个发展趋势,即单个处理芯片上可以容纳的晶体管数量每18-24个月就会翻倍,CPU的特性也会翻倍。
本来呢,大家也可以不当真,听他吹牛逼就完事儿了。但是好死不死,大家都当真了。
工业皇冠上的明珠——ASML光刻机
ASML光刻机
于是在芯片生产的核心环节出现了像ASML光刻机这样集成人类目前为止最高科技的怪物。
翻开ASML的供应链列表,我们会发现它的所有供应商都是业内最顶尖的。
ASML的供应链列表:
光刻机的工艺精度很大程度上取决于其光源的波长,ASML用的13.5nm波长极紫外EUV光源,来自于美国的Cymer公司。
ASML的镜片供应商是德国的老牌镜片供应商卡尔蔡司,他们提供一种极其极其光滑的,只反射13.5nm波长光的反光镜。
有多光滑呢?如果把直径30cm的镜片放大到地球那么大,最多只有一个头发丝这样高度的凸起。这应该是人类制造的最光滑的物体。
ASML的磁悬浮双工件台系统是自研的,可以做到两个工作台同步运动,误差不超过2nm。
可以看出ASML光刻机是人类内卷极致的产物,是真正工业皇冠上的明珠。
新型光量子芯片问世,光刻机不必再需?
新华社2月28日消息,由中国科研人员主导的国际团队在美国《科学进展》期刊上发表了一篇论文,论文中提到团队已经研发出了一种新型可编程光量子芯片,可实现多种图论问题的量子算法求解,有望应用在数据搜索、模式识别等领域。
这种新型光量子芯片虽然也是采用微纳加工工艺,但主要是在单个芯片上集成大量光量子器件,由于生产原理上的不同,所以可以绕开光刻机的限制。
一旦量子芯片成功商用,诸如7nm、5nm等制程工艺的研究将失去原有的意义,芯片制造领域也将迈进一个新的里程,而过去让无数芯片制造企业趋之若鹜的高端光刻机也将跌落神坛,我们在芯片制造上也将告别过去被卡脖子的境况。
集成电路芯片,已经达到极限
可是理论上来说,采用激光刻录的芯片,最小的径长取决于原子的直径,就是采用一个原子来做晶体管的时候,它的径长,决定了芯片的极限精度。
这个精度是多少?
台积电公布大约是0.1nm!氢原子大小的极限芯片,就是光刻机的物理极限。
先不说光刻机的波长问题,学过器件的人就知道,稳定、性能可控的界面态需要十个~数十个原子排排坐,从这个角度来说,传统的硅平面器件已经到顶了。
戈登分子发现的“规律性”可能无法持续,除非有技术创新。
4
光量子芯片可能使“摩尔定律”得以持续
第一,光的网络带宽远大于电子设备;
第二,与电相比,光不易受影响;
第三,光本身可以做一些计算。
而在中国,硅光量子的大规模科研是在2010年左右开始的。过去以学术研究为主的科研比较普遍,导致中国在硅光量子的实际过程中不如英国。而中国在硅光量子技术研发上的大规模人才和资产投入,却推动了发展趋势不晚于英国十年。
中国在硅量子产业的积累就像十年磨一剑。据专家预测,在2022年至2025年大规模生产的情况下,凭借优秀的人才、加工芯片的驱动力、加工技术、资产和销售市场,中国的硅量子技术应该有很好的机会跟上英国。
但是,说句实在话,就我国目前的缺芯现状,光量子芯片对于我们来讲是比火星还远的存在,是“远水解不了近渴”。等光量子芯片解决一个又一个技术难题,然后再量产商用时,也不知道会等到哪个猴年马月。
所以,听到我国这方面的科研成果,心里有个数就行了。虽然还没有实际地走入寻常百姓家,惠及每家每户,但是我国近年来一直瞄准世界科技前沿,将其作为重要强国战略之一,未雨绸缪,正是为了未来进入新时代的时候,不再走在别人后面,像今天一样处处受人掣肘。
结 语
中国芯壮大要经历的种种磨炼,可能还要再以十年为单位来计算,背后消耗的财力、人力、时间,可能会是一个又一个新时代的“范弗利特弹药”。但每一个中华儿女都有决心,也有定力,在这场持久战中,把我们的行业“短板”扎扎实实补齐,一步一个脚印地做下去。
罗马不是一天建成的,中国“芯”之路,没有捷径可走。
— END —