第四百二十二章 矽基晶片的未來

  此次火箭發射圓滿落幕,在國慶的第三天,第七天,大唐科技又陸續發射了兩次的火箭,造成了不小的轟動。

  這讓人們都看見了大唐科技的火箭發射能力非常的強大,以及技術儲備和科技底涵到底有多麼的恐怖。

  隨著發射一次又一次的成功,已經讓所有人都看見了大唐科技的實力。

  與此同時,隨著三艘火箭發射成功之後,大唐科技在太空中一共有九顆通訊衛星。

  三天後,採礦飛船在月球背面組裝完畢,它承載著大唐科技未來發展的希望,正在往火星的軌道上不斷的加速。

  人們都說網際網路的記憶只有半個月,隨著半個月的時間過去之後,網絡上鋪天蓋地的討論聲已經削弱了下去。

  而葉凡對於網上的討論,倒是並不怎麼關心,因為不管是支持他的也好,反對抹黑他的也罷,言論上是完全無法擊倒葉凡的。

  此時的葉凡,正在揉著額頭,思考著另外的一個問題。

  因為從騰龍晶片集團那邊傳來的消息,按照葉凡的方案,他們已經成功研究並且突破到了3nm的光刻機,而且已經繪製完畢了圖紙,隨時可以提交生產。

  甚至他們已經在著手研究1nm,以及更小精度的光刻機,這一切的發展看起來似乎是欣欣向榮。

  然而讓葉凡頭疼的是,當矽基晶片突破到了1nm之後,量子隧穿效應將會引發「電子失控」,導致晶片失效。

  準確的說,在5nm甚至是7nm以下,就已經存在量子隧穿效應了。

  在這種情況下,替換晶片的矽基底,或許是晶片進一步發展的可能性。

  別看現在已經搞出來了量子計算機,但是未來隨著量子電晶體的逐漸集成化,量子電晶體最終還是會蝕刻到矽基晶片上。

  所以未來計算機的發展,無非是從電子電晶體,換成了量子電晶體而已,本質上是沒有變化的。

  只不過是如今量子計算機的算力實在是太NB,所以掩蓋了其不需要集成化的本質。

  一旦到時候需要計算的事情超過了量子計算機本身的承載能力,滿足不了如今的需求了,那麼量子計算機的集成化是必須要考慮的事情。

  而電路方面的集成化,就繞不開矽基晶片,繞不開蝕刻這一個步驟。

  而早在2016年,《科學》雜誌就已經報導過了勞倫斯伯克利國家實驗室的研究成果:世界上最小的電晶體,也就是1納米柵極長度的MOS2電晶體。

  進一步縮小電晶體尺寸是提高計算機算力,以及打破技術瓶頸的重要突破。

  電晶體越是小,那麼晶片上的容量就會越大,處理器的速度就越快,計算機的效率也就會更加的高。

  多年以來,計算機行業一直受到摩爾定律的支配,摩爾定律所指出,半導體電路中的電晶體數量每隔兩年就會翻一倍。

  但是展望未來,目前摩爾定律的發展已經開始遇到麻煩了,所謂的麻煩就是無力定律。

  雖然用矽製造7nm節點在技術上是可行的,但是在那之後就遇到了問題,小於7nm的矽電晶體在物理上面精密相連,電子會經歷量子隧穿效應。

  所謂在晶片上的量子隧穿效應,是指的電子可以連續的從一個門流向下一個門,而不是停留在預期的邏輯門之內,所以這子在本質上使得電晶體不可能處於關閉狀態。

  而電晶體正是需要一開一關,代表著0和1這兩個計算機最本質上的東西,才能正常的運作。

  所以量子隧穿效應的發生,使得晶片始終無法製造到3nm以下。

  雖然已經可以製造1納米光刻機了,但是製造出來的光刻機能用,不代表著晶片也能用啊。

  而工業界一直在壓榨著矽基底的每一點產能,通過將材料轉換成為MOS2,就可以製造出一個只有1nm長的柵電晶體,並且像是開關一樣控制它。

  眾所周知,電晶體都是由三個端子所組成的,分別是源極,漏極和柵極。

  電流從個源極流向漏極,並且由柵極所控制,柵極根據所施加的電壓進行導通或者關閉電流。

  矽和MOS2都是具有晶格結構,但是通過矽的電子有效質量比mos2要小。

  所以當柵極長度為5nm或者更長的時候,矽電晶體可以正常的工作,但是一旦柵極長度小於這個長度的時候,一種叫做量子隧穿的量子力學現象就開始出現了。

  柵勢壘就不能夠再阻止電子從源極流入漏極,這就意味著不能夠再開關電晶體,即電子失去了控制。

  而通過mos2的電子具有更高的質量,它們的流動可以通過更小的門來進行控制。

  而mos2可以縮小到原子一樣的薄片,大約有65納米厚,具有較低的介電常數(反映了材料在電場中的儲存能量的能力)這些特性。

  所以這就使得mos2柵極長度減少到1納米的時候,可以對電晶體內部的電流流動進行有序的控制。

  雖然勞倫斯伯克利國家實驗室對此方案的可行性進行了實驗驗證,但是不得不強調的是,這裡的研究仍然處於非常早期的階段。

  一個14納米的晶片上有超過十億個電晶體,而伯克利實驗室團隊,還沒有開發出一種可行的方法,來批量生產新的1nm電晶體,甚至還沒有開發出使用這種電晶體的晶片。

  所以通過mos2替代矽基底的這條路,還是具有一定的可行性的,但是這套路實際上能走多遠,所有人的心中都沒有答案。

  而一些白痴的想法,例如說同等電晶體的數量之下,既然無法將晶片做小,那麼將晶片的面積做大一倍等等行為,仔細查查資料就可以看出來,是非常反智的。

  畢竟大了之後的問題會很多,首先發熱量會導致頻率根本無法得到提升,那麼做大晶片唯一可以實現的就是增加晶片的物理內核。

  前人的慘痛教訓證明了這條路是完全走不通的。