第九百七十章 ：最长两三年的时间！
小说：大国院士作者：少一尾的九尾猫字数：4815更新时间 : 2024-11-05 23:58:41
雄芯05号，严格的来说，这其实还算不上碳基芯片的第一代产品。
尽管目前已经可以做到小批量的生产了，并且通过了一系列的测试实验，但这依旧改变不了它只是‘实验性’产品。
没错，雄芯05号只是在碳基芯片的研发中，首批具备相对成熟性计算功能的实验性产品，距离商业化的推出，还有很遥远的路要走。
每平方毫米上集成1000万颗碳基晶体管的芯片，别说是放到2025年的现在了，就是放到十年前2015年，其实集成晶体管的数量也无法和硅基芯片相比。
2015年的时候，英特尔正式发布了第五代处理器，使用14nm工艺，晶体管数量高达19亿个。
而徐川手上的这枚碳基芯片，晶体管总数量才堪堪达到10亿只，距离英特尔第五代产品还相差了接近一倍的距离。
不过碳基芯片和硅基芯片本身就是两个不同的产品，并不能完全一概而论。
以十亿只碳基晶体管数量构造的碳基芯片，就能够在性能上对标甚至超过英特尔的五代处理器。
10亿比19亿，一半的晶体管数量，性能完全不输，甚至在某些方面还超过了。
这足以见得碳基芯片的优越性和发展潜力。
毕竟目前来说，碳基芯片还处于研发的状态，无论是从设计软件、指令集体系、芯片设计等环节，几乎都是模仿硅基芯片而推衍的。
虽然理论上来说，碳基芯片和硅基芯片的差距并不大，硅基半导体能用的东西也几乎都可以直接套到碳基半导体上。
但这两终究是两种不同的元素材料，怎么可能百分百适配。
套用硅基芯片的设计应用到碳基芯片上目前也只是无奈之举而已，毕竟碳基芯片的研发是有史以来的头一次。
在这一领域，他们已经走到了世界的前沿了。
简单的来说，就是前面已经没有石头可以供他们摸着过河了，后面的路，都需要他们自己一点一点的摸索着前进。
如果是真正的碳基芯片，那么相关的电路设计，架构等等都是需要以碳基半导体材料为基础重新进行设计的。
现在，说句难听的话，即便是可以使用的成品芯片，也只是半成品而已。
如果等未来他们真正的依托碳基半导体材料开发和完善出来了一套配套的体系，做到了真正的碳基芯片.
到时候整个行业就是他们说了算了，什么英伟达、台积电、阿斯麦、英特尔、高通之类的硅基半导体公司，都得跪下来喊他们爸爸。
总而言之，虽然技术才刚刚起步，但雄芯05号的性能已经初步展现了碳基芯片的优越性。
无论是热设计功耗30WTDP，还是主频达到了5.8Hz的频率，都极大的展示了碳基芯片的潜力，这些都是硅基芯片远远无法比拟的。
简单的介绍了一下雄芯05号的性能后，赵光贵从柜子中再度取出来一枚碳基芯片。
看着呈放在保护盒中的样品，他感慨着开口道：“目前来说，这枚碳基芯片已经具备了一定的商业化价值了。”
“只不过无论是从设计还是制备方面来说都还有着许多的不足。”
“比如碳基晶体管的雕刻加工，虽然说是28纳米的工艺，但实际上中芯国际那边使用的是65纳米的氟化氩光刻机光刻机雕刻技术，叠加了多重曝光技术才做到28纳米的。”
“也就是说，目前咱们碳基芯片的纳米进程上限，依旧在一定程度上受到了光刻机的制约和影响。”
听到这话，徐川有些好奇的问道：“但是我记得碳基芯片好像可以绕过光刻机？使用其他的雕刻手段来着？之前我有看过类似的论文来着。”
微微顿了顿，他接着道：“而且如果我没记错的话，之前你们通过实验室制备‘MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管’和‘JFET结型场效应管’好像也没用光刻机吧？”
对于芯片制备相关的技术，他的确不是很了解，毕竟他并不是这一领域的研究人员。
不过星海研究院这边在研究碳基芯片，他还是看过一些芯片领域的论文的。
比如碳基芯片的雕刻技术，电路图的设计等等。
芯片芯片被誉为现代工业的掌上明珠，其制造过程涉及多个工艺步骤。
包括氧化光刻、离子注入、化学机械研磨、刻蚀、淀积、金属化、清洗等。
而在这些工艺步骤中，光刻技术尤为重要，是芯片制备的核心工艺之一，占芯片制造成本的35%以上
通常来说，芯片只能通过光刻机生产的主要原因是光刻技术具有高分辨率、高效率和多层次制造的能力。
越是高端的芯片，对光刻机的要求也就越高。
目前全世界能够生产低纳米级别光刻机的厂商，只有风车国的阿斯麦ASML公司。
这是光刻机领域的霸主，拥有极紫外（EUV）光刻机技术，能够生产最先进制程芯片的关键设备，被台积电、三星等芯片制造巨头依赖，用于5纳米及以下制程的芯片生产。
当然，阿斯麦ASML公司也并不是风车国的，它的光刻机技术可以说来源于整个西方国家利益集团。
比如日耳曼国的蔡司公司提供的顶级光学元件，樱花国提供的高质量光刻胶和单晶硅圆，光源来自米国的cymer公司等等。
也就是说，ASML学会了金庸的武功秘笈，集百家之所长，为己所用，然后再通过自己的软件来进行高级整合，真正做到了“一个好汉三个帮”，这就是ASML的聪明之处。
相比之下，樱花国的尼康和佳能就保守的多，比较注重武士道精神，喜欢单打独斗，这也是樱花国无法超越ASML的一个重要原因。
而在光刻机或者说半导体这一块，一直都是那些西方利益集团打压他们的重要手段。
比如尖端的芯片，低纳米的光刻机等等，他们在这一领域吃过不少次的亏。
无论是华威、小米，还是中芯国际，京东方等互联网/通讯企业或半导体设备制造商，都是曾不公平的对待和恶意打压遭遇过很多的挫折。
如果说发展碳基芯片依旧绕不开光刻机的话，碳基芯片的影响力、价值等等都将受到一定程度的限制。
对面，赵光贵摇了摇头，道：“实验制备和工业生产是两个完全不同的概念。”
“实验室不使用光刻机并不能说碳基芯片的生产就绕过了光刻机。实验室环境做的芯片，可以借助仪器进行电路刻蚀，是不用借助光刻机的。”“但是这只是理论研究的方法，没办法批量生产。”
“而按照当前芯片制造的模式来看，所有大规模量产的芯片，都是通过光刻的方式，将电路图刻到硅片上面去的，本身只是材料的不同。”
“其模式、流程其实还是一致的，都需要进行电路刻蚀。而电路刻蚀大规模批量生产，是无法绕过光刻机的。”
“所以目前中芯国际那边加工碳基芯片，依旧是采用的类似硅基芯片的方法来处理的。”
停顿了一下，他的目光落在手中捏着的碳基芯片上，接着说道。
“当然，您所期待的绕过光刻机，通过其他方法雕刻碳基芯片晶体管的技术我们也正在组织人力物力进行研发。”
“比如电弧放电法、激光烧蚀法，化学气相沉积法等方法来制备碳基芯片。”
“但目前来说这些技术还远远比不上传统的光刻技术成熟，且在制备出来的芯片进程上要更大。”
“比如之前我们尝试过使用电弧放电法和激光烧蚀法来制备碳基芯片，两者能做到的芯片进程一个在微米级，另一个虽然达到了纳米级，但也超过了五百纳米。”
“要想绕开光刻机这一关键技术去加工雕刻碳基芯片，目前来说几乎不可能，很难很难。”
简单的解释了一下，赵光贵的目光落在手中的芯片上。
事实上，想要绕开光刻机去制备碳基芯片的，又何止是眼前这位一个。
其他的不说，华威海思、中芯国际，甚至联发科，台积电，英特尔等等的半导体晶圆代工厂都想找到一条绕开光刻机加工芯片的道路。
这段时间他负责和华威海思、中芯国际等团队的人配合生产研究碳基芯片的时候，也向那些专业的芯片研发人员咨询过这个问题。
这条路不是那么容易走的。
人类在半导体的发展上走了几十年，才最终确定了硅基芯片这条路。
其原因在于硅的成本效益高、化学稳定性好、半导体属性优秀、加工技术成熟等等原因。
尤其是半导体属性优秀，是其中非常关键的一点。
硅是一种天然的半导体材料，它在纯净形态下电阻大，在添加少量杂质（掺杂）后，可以控制其电导性，从而有效地在导电与绝缘之间切换，这是制造芯片时不可或缺的属性。
相对比硅来说，其他的材料在这方面都有着自己的缺陷。
比如人类最早使用的锗基芯片。
锗是最早用于晶体管的材料，但由于其在地壳中的含量较低，导致成本较高，且稳定性不如硅，因此逐渐被硅取代。
还有现在他们研发的碳基芯片。
虽然说碳基材料虽然具有一些优势，如更高的运行速度和更低的功耗，但其热导率较低，加工难度大且成本高，这些问题都极大限制了碳基芯片的广泛应用。
尤其是掺杂电路控制和大规模的排列碳纳米管或石墨烯片，都是碳基芯片生产过程中的巨大难题。
相对比之下，硅材料的优势要大很多很多了。
虽然说高纯度的单晶硅、光刻胶等等都是难题，但它最大的难题还是光刻机。
只有顶尖的光刻机，才能制备出更低纳米的硅基芯片。
毫不夸张的说，在目前人类所研究过的芯片制备技术中，硅基芯片是最简单的一条。
而即便是其中最简单一条，也是耗费了几乎整个西方利益集团+几十年的时间才逐渐一点一点的完善起来的。
想要弯道超车，绕开光刻机直接雕刻加工芯片，谈何容易。
可以说你能想到过的道路，那些芯片领域的研发人员几乎全都想到过并且曾经尝试过。
虽然说光刻机目前依旧是拦在碳基芯片面前的一道难题，但赵光贵并没有太过担忧。
他笑了笑，接着说道：“虽然说光刻机的问题很大，但目前来说我们并不需要太过担忧。”
“国内研究光刻机的厂商还是有的，比如魔都那边的魔都微电子公司，他们已经有了成熟的光刻机制备体系。并且研发出90纳米、110纳米、280纳米以及55纳米四大系列的国产光刻机。”
“而目前正在推进的28纳米光刻机也即将成熟。”
“而对于碳基芯片来说，碳基晶体管在物理属性上的优越性足够在一定程度上弥补我们在制程工艺上的不足。”
“理论上来说，只要我们能够将每平方毫米的碳基晶体管数量提升到三千万颗，它所爆发出来的性能，就足以媲美现在世面上的中高端芯片。”
“这也是我们接下来的重点研究方向。”
徐川点了点头，问道：“那距离这个目标，我们大概还需要多长的时间？”
听到这个问题，赵光贵仔细地思忖了一会儿，用相对保守的态度回答道：“按照目前的情况来看，最长一年之内，我们就应该能做出具备商业价值的碳基芯片了。”
“当然，我说的这个商业价值指的是至少能够媲美目前市面上的中高端硅基芯片的程度。”
“嗯”
思索了一下，赵光贵补充道：“如果是以英特尔的酷睿系列来做对比，一年后我们至少能够生产出性能达到酷睿10代级别的碳基芯片。”
“虽然说这距离酷睿最新的14代芯片还有一些差距，但以碳基芯片的发展速度，相信顶多只需要两三年的时间，我们就能追平甚至超过对方！”
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尽管目前已经可以做到小批量的生产了，并且通过了一系列的测试实验，但这依旧改变不了它只是‘实验性’产品。
没错，雄芯05号只是在碳基芯片的研发中，首批具备相对成熟性计算功能的实验性产品，距离商业化的推出，还有很遥远的路要走。
每平方毫米上集成1000万颗碳基晶体管的芯片，别说是放到2025年的现在了，就是放到十年前2015年，其实集成晶体管的数量也无法和硅基芯片相比。
2015年的时候，英特尔正式发布了第五代处理器，使用14nm工艺，晶体管数量高达19亿个。
而徐川手上的这枚碳基芯片，晶体管总数量才堪堪达到10亿只，距离英特尔第五代产品还相差了接近一倍的距离。
不过碳基芯片和硅基芯片本身就是两个不同的产品，并不能完全一概而论。
以十亿只碳基晶体管数量构造的碳基芯片，就能够在性能上对标甚至超过英特尔的五代处理器。
10亿比19亿，一半的晶体管数量，性能完全不输，甚至在某些方面还超过了。
这足以见得碳基芯片的优越性和发展潜力。
毕竟目前来说，碳基芯片还处于研发的状态，无论是从设计软件、指令集体系、芯片设计等环节，几乎都是模仿硅基芯片而推衍的。
虽然理论上来说，碳基芯片和硅基芯片的差距并不大，硅基半导体能用的东西也几乎都可以直接套到碳基半导体上。
但这两终究是两种不同的元素材料，怎么可能百分百适配。
套用硅基芯片的设计应用到碳基芯片上目前也只是无奈之举而已，毕竟碳基芯片的研发是有史以来的头一次。
在这一领域，他们已经走到了世界的前沿了。
简单的来说，就是前面已经没有石头可以供他们摸着过河了，后面的路，都需要他们自己一点一点的摸索着前进。
如果是真正的碳基芯片，那么相关的电路设计，架构等等都是需要以碳基半导体材料为基础重新进行设计的。
现在，说句难听的话，即便是可以使用的成品芯片，也只是半成品而已。
如果等未来他们真正的依托碳基半导体材料开发和完善出来了一套配套的体系，做到了真正的碳基芯片.
到时候整个行业就是他们说了算了，什么英伟达、台积电、阿斯麦、英特尔、高通之类的硅基半导体公司，都得跪下来喊他们爸爸。
总而言之，虽然技术才刚刚起步，但雄芯05号的性能已经初步展现了碳基芯片的优越性。
无论是热设计功耗30WTDP，还是主频达到了5.8Hz的频率，都极大的展示了碳基芯片的潜力，这些都是硅基芯片远远无法比拟的。
简单的介绍了一下雄芯05号的性能后，赵光贵从柜子中再度取出来一枚碳基芯片。
看着呈放在保护盒中的样品，他感慨着开口道：“目前来说，这枚碳基芯片已经具备了一定的商业化价值了。”
“只不过无论是从设计还是制备方面来说都还有着许多的不足。”
“比如碳基晶体管的雕刻加工，虽然说是28纳米的工艺，但实际上中芯国际那边使用的是65纳米的氟化氩光刻机光刻机雕刻技术，叠加了多重曝光技术才做到28纳米的。”
“也就是说，目前咱们碳基芯片的纳米进程上限，依旧在一定程度上受到了光刻机的制约和影响。”
听到这话，徐川有些好奇的问道：“但是我记得碳基芯片好像可以绕过光刻机？使用其他的雕刻手段来着？之前我有看过类似的论文来着。”
微微顿了顿，他接着道：“而且如果我没记错的话，之前你们通过实验室制备‘MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管’和‘JFET结型场效应管’好像也没用光刻机吧？”
对于芯片制备相关的技术，他的确不是很了解，毕竟他并不是这一领域的研究人员。
不过星海研究院这边在研究碳基芯片，他还是看过一些芯片领域的论文的。
比如碳基芯片的雕刻技术，电路图的设计等等。
芯片芯片被誉为现代工业的掌上明珠，其制造过程涉及多个工艺步骤。
包括氧化光刻、离子注入、化学机械研磨、刻蚀、淀积、金属化、清洗等。
而在这些工艺步骤中，光刻技术尤为重要，是芯片制备的核心工艺之一，占芯片制造成本的35%以上
通常来说，芯片只能通过光刻机生产的主要原因是光刻技术具有高分辨率、高效率和多层次制造的能力。
越是高端的芯片，对光刻机的要求也就越高。
目前全世界能够生产低纳米级别光刻机的厂商，只有风车国的阿斯麦ASML公司。
这是光刻机领域的霸主，拥有极紫外（EUV）光刻机技术，能够生产最先进制程芯片的关键设备，被台积电、三星等芯片制造巨头依赖，用于5纳米及以下制程的芯片生产。
当然，阿斯麦ASML公司也并不是风车国的，它的光刻机技术可以说来源于整个西方国家利益集团。
比如日耳曼国的蔡司公司提供的顶级光学元件，樱花国提供的高质量光刻胶和单晶硅圆，光源来自米国的cymer公司等等。
也就是说，ASML学会了金庸的武功秘笈，集百家之所长，为己所用，然后再通过自己的软件来进行高级整合，真正做到了“一个好汉三个帮”，这就是ASML的聪明之处。
相比之下，樱花国的尼康和佳能就保守的多，比较注重武士道精神，喜欢单打独斗，这也是樱花国无法超越ASML的一个重要原因。
而在光刻机或者说半导体这一块，一直都是那些西方利益集团打压他们的重要手段。
比如尖端的芯片，低纳米的光刻机等等，他们在这一领域吃过不少次的亏。
无论是华威、小米，还是中芯国际，京东方等互联网/通讯企业或半导体设备制造商，都是曾不公平的对待和恶意打压遭遇过很多的挫折。
如果说发展碳基芯片依旧绕不开光刻机的话，碳基芯片的影响力、价值等等都将受到一定程度的限制。
对面，赵光贵摇了摇头，道：“实验制备和工业生产是两个完全不同的概念。”
“实验室不使用光刻机并不能说碳基芯片的生产就绕过了光刻机。实验室环境做的芯片，可以借助仪器进行电路刻蚀，是不用借助光刻机的。”“但是这只是理论研究的方法，没办法批量生产。”
“而按照当前芯片制造的模式来看，所有大规模量产的芯片，都是通过光刻的方式，将电路图刻到硅片上面去的，本身只是材料的不同。”
“其模式、流程其实还是一致的，都需要进行电路刻蚀。而电路刻蚀大规模批量生产，是无法绕过光刻机的。”
“所以目前中芯国际那边加工碳基芯片，依旧是采用的类似硅基芯片的方法来处理的。”
停顿了一下，他的目光落在手中捏着的碳基芯片上，接着说道。
“当然，您所期待的绕过光刻机，通过其他方法雕刻碳基芯片晶体管的技术我们也正在组织人力物力进行研发。”
“比如电弧放电法、激光烧蚀法，化学气相沉积法等方法来制备碳基芯片。”
“但目前来说这些技术还远远比不上传统的光刻技术成熟，且在制备出来的芯片进程上要更大。”
“比如之前我们尝试过使用电弧放电法和激光烧蚀法来制备碳基芯片，两者能做到的芯片进程一个在微米级，另一个虽然达到了纳米级，但也超过了五百纳米。”
“要想绕开光刻机这一关键技术去加工雕刻碳基芯片，目前来说几乎不可能，很难很难。”
简单的解释了一下，赵光贵的目光落在手中的芯片上。
事实上，想要绕开光刻机去制备碳基芯片的，又何止是眼前这位一个。
其他的不说，华威海思、中芯国际，甚至联发科，台积电，英特尔等等的半导体晶圆代工厂都想找到一条绕开光刻机加工芯片的道路。
这段时间他负责和华威海思、中芯国际等团队的人配合生产研究碳基芯片的时候，也向那些专业的芯片研发人员咨询过这个问题。
这条路不是那么容易走的。
人类在半导体的发展上走了几十年，才最终确定了硅基芯片这条路。
其原因在于硅的成本效益高、化学稳定性好、半导体属性优秀、加工技术成熟等等原因。
尤其是半导体属性优秀，是其中非常关键的一点。
硅是一种天然的半导体材料，它在纯净形态下电阻大，在添加少量杂质（掺杂）后，可以控制其电导性，从而有效地在导电与绝缘之间切换，这是制造芯片时不可或缺的属性。
相对比硅来说，其他的材料在这方面都有着自己的缺陷。
比如人类最早使用的锗基芯片。
锗是最早用于晶体管的材料，但由于其在地壳中的含量较低，导致成本较高，且稳定性不如硅，因此逐渐被硅取代。
还有现在他们研发的碳基芯片。
虽然说碳基材料虽然具有一些优势，如更高的运行速度和更低的功耗，但其热导率较低，加工难度大且成本高，这些问题都极大限制了碳基芯片的广泛应用。
尤其是掺杂电路控制和大规模的排列碳纳米管或石墨烯片，都是碳基芯片生产过程中的巨大难题。
相对比之下，硅材料的优势要大很多很多了。
虽然说高纯度的单晶硅、光刻胶等等都是难题，但它最大的难题还是光刻机。
只有顶尖的光刻机，才能制备出更低纳米的硅基芯片。
毫不夸张的说，在目前人类所研究过的芯片制备技术中，硅基芯片是最简单的一条。
而即便是其中最简单一条，也是耗费了几乎整个西方利益集团+几十年的时间才逐渐一点一点的完善起来的。
想要弯道超车，绕开光刻机直接雕刻加工芯片，谈何容易。
可以说你能想到过的道路，那些芯片领域的研发人员几乎全都想到过并且曾经尝试过。
虽然说光刻机目前依旧是拦在碳基芯片面前的一道难题，但赵光贵并没有太过担忧。
他笑了笑，接着说道：“虽然说光刻机的问题很大，但目前来说我们并不需要太过担忧。”
“国内研究光刻机的厂商还是有的，比如魔都那边的魔都微电子公司，他们已经有了成熟的光刻机制备体系。并且研发出90纳米、110纳米、280纳米以及55纳米四大系列的国产光刻机。”
“而目前正在推进的28纳米光刻机也即将成熟。”
“而对于碳基芯片来说，碳基晶体管在物理属性上的优越性足够在一定程度上弥补我们在制程工艺上的不足。”
“理论上来说，只要我们能够将每平方毫米的碳基晶体管数量提升到三千万颗，它所爆发出来的性能，就足以媲美现在世面上的中高端芯片。”
“这也是我们接下来的重点研究方向。”
徐川点了点头，问道：“那距离这个目标，我们大概还需要多长的时间？”
听到这个问题，赵光贵仔细地思忖了一会儿，用相对保守的态度回答道：“按照目前的情况来看，最长一年之内，我们就应该能做出具备商业价值的碳基芯片了。”
“当然，我说的这个商业价值指的是至少能够媲美目前市面上的中高端硅基芯片的程度。”
“嗯”
思索了一下，赵光贵补充道：“如果是以英特尔的酷睿系列来做对比，一年后我们至少能够生产出性能达到酷睿10代级别的碳基芯片。”
“虽然说这距离酷睿最新的14代芯片还有一些差距，但以碳基芯片的发展速度，相信顶多只需要两三年的时间，我们就能追平甚至超过对方！”
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