2019年11月28日。 贵州黔南布依族苗族自治州。
地表之上,是世界最大的500米口径球面射电望远镜,它像一只巨眼,凝视着数百亿光年外的宇宙深空。
而在这只巨眼的地下400米深处,另一场探索微观宇宙的宏大工程,正在轰鸣启动。
这里是向阳集团最高机密的“光之城”基地。
巨大的隧道挖掘机正在岩层中推进,震动顺着花岗岩传导,但被精密的减震系统过滤得干干净净。
林向阳戴着安全帽,站在二期工程的施工平台上。在他面前,是一个比一期工程更加庞大、更加复杂的环形真空管道地基。
“林总,SSMB二期光源的主环周长设计为800米。”
项目总工程师指着全息蓝图介绍道,“相比一期,我们增加了两组超导高频腔,并对磁格结构进行了全新的优化。这将使我们的电子束能量从400MeV提升到800MeV。”
“这也意味着,我们产生的光,波长将更短,功率将更强。”
林向阳点了点头,目光扫过那些正在进行精密焊接的工人。
“一期光源让我们搞定了7nm和5nm的光刻机,还帮我们看清了固态电池的界面。”
林向阳的声音在空旷的地下大厅里回荡,“但这对付不了未来。摩尔定律已经撞墙了。硅原子的大小是0.2纳米,当我们把制程推进到3nm甚至2nm时,量子隧穿效应会让晶体管失效。”
“我们在逼近上帝设下的封锁线。”
“所以,二期工程只有一个目标:3nm,以及……碳基芯片。”
……
一小时后。4号物理实验室。
这里是“光之城”的核心大脑。
林安然刚从北京飞回来,就一头扎进了实验室。
实验室的中央,摆放着一台造型奇特的设备。它连接着一期光源的束流管,核心却是一个充满惰性气体的反应腔。
“哥,你来看。”
林安然兴奋地招手。她的脸上带着科研人员特有的狂热,那种发现了新大陆般的狂热。
林向阳走过去,透过厚厚的铅玻璃观察窗,看到反应腔内,一束极高亮度的EUV光正轰击着一块黑乎乎的材料。
“这是什么?”
“碳纳米管。”
林安然回答道,“全世界都知道,碳基半导体的电子迁移率是硅的10倍,功耗只有硅的十分之一。它是理论上完美的芯片材料。”
“但是,几十年来没人能做出来。为什么?”
林安然自问自答,“因为提纯太难了。生长出来的碳纳米管里,总是混杂着金属性的杂质管。只要有一根杂质,整个芯片就短路了。如果要造芯片,纯度必须达到99.9999%。”
“以前,我们要想提纯,得用离心机转上好几天,或者用化学试剂泡。效率低,成本高,根本没法量产。”
说到这里,林安然按下了控制台上的一个红色按钮。
“但现在,我们有了光。”
嗡——
SSMB光源的功率瞬间拉满。一束特定波长的极紫外光,像一把手术刀,精准地照射在样本上。
神奇的一幕发生了。
在光谱分析仪的屏幕上,那些代表“金属性杂质”的波峰,像被收割的麦子一样,瞬间消失了。
“光致烧蚀。”
林安然解释道,“我们找到了金属性碳纳米管的特定吸收光谱。用这个波长的光去轰击它,它会吸收能量,然后瞬间烧毁。而半导体性的碳纳米管却毫发无损。”
“这就是……光的筛选。”
林向阳盯着那个反应腔。
他不懂那些复杂的量子力学公式,但他看懂了结果。
在那束光的洗礼下,原本混杂的碳材料,正在变成世界上最纯净的半导体晶圆。
“纯度多少?”林向阳问。
“99.%。”林安然骄傲地报出了一个数字,“世界纪录。而且,速度是传统方法的……一万倍。”
林向阳深吸一口气。
他知道这意味着什么。
如果不受物理法则限制,这就意味着向阳集团拿到了一张通往“后摩尔时代”的门票。
当台积电、三星、英特尔还在为了硅基芯片的3nm工艺,把光刻机做到几亿美元一台、把良品率死磕到极限的时候。
向阳集团有可能换一条赛道,用碳,把他们全部甩在身后。
“能做成晶体管吗?”林向阳问出了最关键的问题。
“正在试。”
林安然指着旁边的一台原子层沉积设备,“我们正在尝试在这些纯净的碳纳米管上,构建栅极。如果成功,我们将造出世界上第一颗可量产级别的碳基场效应晶体管(CNT-FET)。”
……
三天后。2019年12月1日。
贵州深山,深夜。
实验室里灯火通明。几十名顶尖的材料学家和物理学家围在测试台前,连大气都不敢出。
显微镜下,是一块指甲盖大小的黑色晶圆。它不像硅晶圆那样闪烁着五彩的光芒,它黑得深邃,像是一块未被雕琢的黑玉。
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