章节目录 第371章 超导晶片

    第371章 超导晶片

    机器人铺光电板要比人利索多了。

    因为穿太空衣的缘故,人类太空人在铺设过程中,在直播间看,无论是第一视角还是第三视角,你总会觉得这动作很变扭,有种身体不受控制的错觉。

    但机器人就要流畅得多,尤其是刚从地球运来的机器人,新东西用起来总是最爽的。

    直播间的观众简单来说就是爽,类似于看解压视频的感觉。

    一个个光伏板跟种庄稼一样,种下去。

    「好爽,我们这进度太快了。」

    「这次看,感觉进度飞快啊,华为什麽时候能把超导晶片给搞出来?」

    「应该快了吧?」

    「应该快了,要不是为了超导晶片,应该用不着这麽庞大的光伏阵列吧?」

    直播间除了讨论机器人装光伏组件外,就在讨论超导晶片什麽时候能上。

    这可是华国独一份的技术突破。

    哪怕这一技术突破还只是停留在构想蓝图上,但简中网际网路的网友们早就赢麻了。

    不但简中网友赢麻,外国媒体也提前帮华国赢麻。

    以印度为例,印度媒体是最爱反思的,尤其爱和华国比。

    欧美的报纸可以把这件事视而不见,但印度不行。

    从深红出现开始,印度媒体就在反思了:

    「我们在科研支出丶科研人才密度丶大学排名等方面都显着落后于华国,华国拥有类似千人计划丶2025制造业这样的国家战略,我们缺乏这类长远规划,在人工智慧领域,华国的投入同样远超印度,这是我们之间差距的原因。

    印度政府有野心,印度有人工智慧领域的人才,但我们国家的风险投资并不愿意支持真正的科技创新,他们只想做科技的搬运工,把阿美莉卡成熟的技术搬回印度。

    这样的创新是不可持续的,这也是我们和华国差距的根本所在。」

    深红出来的时候,印度的反思会给华国人一种熟悉感,因为华国之前反思和阿美莉卡差距的时候,说辞好像差不多。

    但当超导晶片计划公布之后,印度反思就开始脱离理性层面了,动不动就是印度人就是不行,印度就是不行这种情绪抒发上。

    在quora上有一篇华裔的回答一语中的:

    「印度一直认为他们能和华国比,应该要和华国看齐,孟买要和申海比,新德里要和燕京比,班加罗尔要和鹏城看齐,华国的科技进步格外让他们所关注。

    而这次印度围绕超导晶片的集体破防,在印度舆论层面引发了比深红出现更广泛和激烈的讨论,会导致不了解印度的人困惑,超导晶片只停留在理论层面,还没有实物的出现,深红可是实打实用更弱的算力实现了更好的效果,为什麽前者还会更能引发印度破防。

    对此,我周围有非常多的印度朋友,我认为他们的思考逻辑是,我们和华国是一样的,尽管现在华国比我们领先,但我们没有本质区别,我们都是追赶者的身份。

    深红再厉害,它也是GPT的模仿者,哪怕它超过了GPT,它的出现和GPT相差没有多久时间,也许是原创,但在印度人的视角里,你就是模仿,就是抄袭。

    所以他们讨论反思还只是停留在一个比较和平理性的层面,但超导晶片是完全没有的产物,是华国首先提出的概念,并且有落地的可能。

    这让印度意识到,大家也许不一样,华国也许不是追赶者,华国在科技领域也许正在朝创新者的角色转型,甚至已经成为了创新者的角色。

    往更深了聊,印度对自身的定位仍然是依靠欧美资本丶欧美技术丶欧美市场获得发展的国家,他们觉得华国也是如此,所以大家是竞争关系,你多获得了一些,印度就少获得了一些。

    但超导晶片的出现,让印度意识到,好像我们也在接受来自华国的资本丶产业和技术输出,这让他们破防了,因为在不知不觉间华国实现了身份地位的转换,但印度还是印度。」

    当然围绕超导晶片,不但印度关注,发达国家同样在关注。

    这也许关系到下一代的晶片材料。

    晶片领域的从业人员都能很直观感受到矽基晶片已经到了一个极限,每往前一步都格外困难,成本上升丶良品率下降丶各种负面因子开始涌现。

    如果不采用更加先进的3D立体结构,矽基晶片这几年就要到头了。

    那麽华国的低温超导路线到底可不可行,这成为了业界关注的焦点。

    月球上能够保证常态低温,能够利用低温来构建超导晶片,在地球上这一点自然是做不到,他们关注的是,低温超导有没有可能会表现出一些有意思的特性,而这些特性是否能指导下一代晶片材料的出现。

    超导本身就令人遐想连篇,那麽不需要超导,常温常压下的半超导有没有可能呢?

    新的环境,新的条件,有可能诞生新的材料。

    所以业界格外关注华国超低温超导晶片的最新进展。

    当然在华为内部,那就更重视了,调兵遣将,派了最精锐的团队从松山湖调到申海来。

    他们第一年主要要做的是验证技术可行性,技术路径早已确定:利用铁基超导体FeSe薄膜,在SrTiO3衬底上通过分子束外延生长,实现温度在100K的超导状态,这样的样品理论可行,但实际呢?

    在月球上它的表现如何?不仅仅是计算本身,还有稳定性丶耗能等等,其他状态到底如何。

    他们需要先拿个样品出来。

    以阿波罗科技的能力来说,他们前脚有了样品,后脚就能打到月球上去做测试。

    月球上的环境什麽的都已经准备好了,电能已经具备,阴影区域探索完成,随时可以进行测试。

    属于是万事俱备只欠东风。

    「吴工,你们那边进度如何?」林燃同样关注这件事,他大概每周会和技术团队开一次会,技术团队由华为和阿波罗科技共建,人员配比大概在7比3的样子。

    吴工是这只技术团队的具体负责人,华为半导体条线仅次于梁孟松的资深工程师。

    第一个月:「教授,我们从FeSe入手,母体FeSe是半导体,Tc只有8K,但单层薄膜在界面效应下,能提升到109K。

    月球真空环境完美匹配MBE生长,避免氧化。」吴工说

    团队的研究员们戴着护目镜,操作着设备:先将SrTiO3衬底加热到600°C,清洁表面;然后控制铁源和硒源的蒸发速率,铁原子束强度为0.1单层/分钟,硒过量以确保化学计量比。

    生长过程中,吴工偶尔纠正参数:「注意衬底温度,过高会导致晶格失配,降低电子-声子耦合,目标厚度是约0.5nm的单原子层。」

    在第一个样品生长完成后,他们用X射线衍射(XRD)检查晶体结构:峰值显示良好外延,但电阻测试在液氮浴(77K)中,超导转变温度Tc只有50K,远低于预期。

    第二个月:「我觉得应该是硒空位缺陷导致的费米面重构不完整,吴工,尝试一下增加后退火步骤,在真空下加热到400°C,促进界面电荷转移。」林燃提醒道「我觉得界面效应会是关键,SrTiO3的极性层会诱导二维电子气,提升Tc。」

    这和2014年Nature的一篇文献有关,在那篇文献里有提到,FeSe/SrTiO3系统可以利用界面效应将Tc从8K推到100K以上。

    团队叠代三次,调整硒/铁比从6:1到8:1,终于在第四个样品上看到进步:XRD显示锐利峰,表明完美晶格匹配。

    第三个月,才开始初见曙光,使用高压氧掺杂,FeSe薄膜的晶格扭曲,a轴参数从3.76增加到3.78,电子-声子耦合增强。

    在模拟观测中,显示Tc能达105K。

    林燃说:「我知道大家很高兴,但这还不够,我们需要继续优化。

    因为月球南极的辐射环境会干扰Cooper对,但低温能抑制热噪声。

    我们需要集成辐射屏蔽层,用硼掺杂金刚石作为缓冲,BDD的Tc虽只有11K,但其宽带隙能阻挡宇宙射线。」

    他们开始掺杂实验:在MBE腔内引入氧气束,压力控制在10^-6 Torr,掺杂水平0.1-0.2原子%。

    测试使用四探针法测量电阻-温度曲线:在氦气制冷机下,从300K降温,电阻在110K附近骤降到零,磁化率测试确认Meissner效应,临界电流密度Jc达10^5 A/cm。

    「教授,根据失败样品分析,STM显示氧团簇导致相分离。」吴工说。

    林燃思考片刻后说道:「调整氧束能量可行吗?」

    他们调整氧束能量从5eV到3eV来对均匀性进行优化调整。

    第四个月,团队终于做出第二个样品:一个5cm见方的晶片,表面闪烁着金属光泽,集成BDD屏蔽层厚度2μm。

    测试在液氮模拟下,电阻骤降到零,能够运行简单AI算法:晶片处理100x100矩阵乘法,效率比矽基高500%,且无热积累。

    整个团队空前振奋,因为至少到了这里,这条路是可行的。

    从路径的层面,这是能够超过矽基的材料。

    在地球上,我们没有办法在短期内超过英伟达,那麽我们就仰望星空。

    在团队士气为之一振的时候,林燃提醒道:「这只是地球测试,月球的微重力会影响薄膜应力,我们需模拟真空脱气。」

    第六个月,团队在真空模拟舱里进行最终验证。

    实验人员戴上手套,动作小心地将样品放入测试架。

    所有成员都屏气凝神,有的在实验室外等结果,有的在办公室等结果:这是最后一步,如果通过,就能送上月球。

    「启动模拟!」林燃命令道。

    舱内抽真空到10^-7 Torr,温度通过辐射冷却降到100K,模拟月球辐射用质子束轰击,每平方厘米10^10粒子/秒。

    晶片连接上AI测试电路:输入一个卷积神经网络模型,处理模拟月球图像数据。

    屏幕上显示电阻保持零,计算误差率<0.1%,Jc在辐射下仅下降5%。

    「林总,它稳定了!

    FeSe的界面超导在真空下完美维持,屏蔽层吸收了80%辐射,Cooper对未破坏。」

    实验人员激动地喊道。

    从失败到成功,仅仅只花了半年时间。

    这一神速换谁来也会为之骄傲。

    而且他们做的是一个能够进行人工智慧算法计算的晶片,比基础的demo不知道强多少倍。

    林燃微笑着鼓掌,这是真正意义上的原创,不是追随谁,是从未有人走过的路。

    这里多说两句,像光伏突破,研究员们要集中管理,林燃不用,他的自由度要高得多,同时负责了非常多条线的研究。

    在不同条线的视角里,林燃展现的能力是不一样的,在光伏板块,那些青年学者的感受是数学能力,有种无所不能的数学暴力破解能力,但凡是能够落在数学模型上,林燃就能够给你找到一个精确解,这得益于NS方程的破解。

    而在超导晶片条线,吴工的感受是博学,但凡沾点边的论文,林燃都看过,能说个一二三四五出来,而他说的可能有效,最后都证明了就是有效,导致整个团队无条件信任,推进速度远超预期。

    后续半年时间,对这块晶片样品的测试还在持续,施加磁场至5T,Tc仍保持105K,符合Ginzburg-Landau理论预测的上临界场Hc2~Tc^1.5。

    在温度波动±5K下,晶片稳定,无退化现象出现。

    整合水冰升华散热,在热通量<1W/cm的情况下,该晶片仍稳定运行。

    林燃在各大社交平台都有帐号,后台私信那更是五花八门,从借钱到找不找老婆小三小四小五丶再到自己攻克了强哥德巴赫猜想,总之数不清的私信。

    林燃不看私信,也很少发内容。

    被网友调侃,每次发都要引起震动。

    这次和过去一样,林燃的最新视频悄无声息地就上线了。

    视频没有背景音乐,格外的安静。

    镜头从地球蓝色的弧线拉远,穿越漆黑的太空,直奔月球南极的沙克尔顿陨石坑。

    画面中,永久阴影区一片漆黑,旁边的温度计显示「100K」。

    一颗肉眼可见的晶片出现在镜头里。

    随后镜头切换到实验室设备,MBE腔体嗡嗡运转,铁原子和硒原子蒸发,层层沉积在SrTiO3衬底上,形成单层FeSe薄膜。

    画面快闪研发过程,有画面但没有参数,专业人士也最多看个大概。

    测试画面:真空模拟舱内,温度降至100K,质子束能量1MeV轰击;显示器上数据流动。

    画面切换到火箭升空,晶片随月球车着陆沙克尔顿陨石坑。

    发了视频之后,林燃又跟着发了个动态:「超导晶片实验效果完美,即将奔向月球。」

    随后又发了条动态:「忘了说,这次去月球的项目很丰富,一共三个太空人的名额,我们计划开放一个,有没有人想去的?我本人会亲自上去,有想跟我一起去月球见证奇迹的可以联系我们。

    PS:收费不斐,量力而行。」

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