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第371章 超導晶片

機器人鋪光電板要比人利索多了。

因為穿宇航服的緣故,人類宇航員在鋪設過程中,在直播間看,無論是第一視角還是第三視角,你總會覺得這動作很變扭,有種身體不受控制的錯覺。

但機器人就要流暢得多,尤其是剛從地球運來的機器人,新東西用起來總是最爽的。

直播間的觀眾簡單來說就是爽,類似於看解壓影片的感覺。

一個個光伏板跟種莊稼一樣,種下去。

“好爽,我們這進度太快了。”

“這次看,感覺進度飛快啊,華為什麼時候能把超導晶片給搞出來?”

“應該快了吧?”

“應該快了,要不是為了超導晶片,應該用不著這麼龐大的光伏陣列吧?”

直播間除了討論機器人裝光伏元件外,就在討論超導晶片什麼時候能上。

這可是華國獨一份的技術突破。

哪怕這一技術突破還只是停留在構想藍圖上,但簡中網際網路的網友們早就贏麻了。

不但簡中網友贏麻,外國媒體也提前幫華國贏麻。

以印度為例,印度媒體是最愛反思的,尤其愛和華國比。

歐美的報紙可以把這件事視而不見,但印度不行。

從深紅出現開始,印度媒體就在反思了:

“我們在科研支出、科研人才密度、大學排名等方面都顯著落後於華國,華國擁有類似千人計劃、2025製造業這樣的國家戰略,我們缺乏這類長遠規劃,在人工智慧領域,華國的投入同樣遠超印度,這是我們之間差距的原因。

印度政府有野心,印度有人工智慧領域的人才,但我們國家的風險投資並不願意支援真正的科技創新,他們只想做科技的搬運工,把阿美莉卡成熟的技術搬回印度。

這樣的創新是不可持續的,這也是我們和華國差距的根本所在。”

深紅出來的時候,印度的反思會給華國人一種熟悉感,因為華國之前反思和阿美莉卡差距的時候,說辭好像差不多。

但當超導晶片計劃公佈之後,印度反思就開始脫離理性層面了,動不動就是印度人就是不行,印度就是不行這種情緒抒發上。

在quora上有一篇華裔的回答一語中的:

“印度一直認為他們能和華國比,應該要和華國看齊,孟買要和申海比,新德里要和燕京比,班加羅爾要和鵬城看齊,華國的科技進步格外讓他們所關注。

而這次印度圍繞超導晶片的集體破防,在印度輿論層面引發了比深紅出現更廣泛和激烈的討論,會導致不瞭解印度的人困惑,超導晶片只停留在理論層面,還沒有實物的出現,深紅可是實打實用更弱的算力實現了更好的效果,為什麼前者還會更能引發印度破防。

對此,我周圍有非常多的印度朋友,我認為他們的思考邏輯是,我們和華國是一樣的,儘管現在華國比我們領先,但我們沒有本質區別,我們都是追趕者的身份。

深紅再厲害,它也是gpt的模仿者,哪怕它超過了gpt,它的出現和gpt相差沒有多久時間,也許是原創,但在印度人的視角里,你就是模仿,就是抄襲。

所以他們討論反思還只是停留在一個比較和平理性的層面,但超導晶片是完全沒有的產物,是華國首先提出的概念,並且有落地的可能。

這讓印度意識到,大家也許不一樣,華國也許不是追趕者,華國在科技領域也許正在朝創新者的角色轉型,甚至已經成為了創新者的角色。

往更深了聊,印度對自身的定位仍然是依靠歐美資本、歐美技術、歐美市場獲得發展的國家,他們覺得華國也是如此,所以大家是競爭關係,你多獲得了一些,印度就少獲得了一些。

但超導晶片的出現,讓印度意識到,好像我們也在接受來自華國的資本、產業和技術輸出,這讓他們破防了,因為在不知不覺間華國實現了身份地位的轉換,但印度還是印度。”

當然圍繞超導晶片,不但印度關注,發達國家同樣在關注。

這也許關係到下一代的晶片材料。

晶片領域的從業人員都能很直觀感受到矽基晶片已經到了一個極限,每往前一步都格外困難,成本上升、良品率下降、各種負面因子開始湧現。

如果不採用更加先進的3d立體結構,矽基晶片這幾年就要到頭了。

那麼華國的低溫超導路線到底可不可行,這成為了業界關注的焦點。

月球上能夠保證常態低溫,能夠利用低溫來構建超導晶片,在地球上這一點自然是做不到,他們關注的是,低溫超導有沒有可能會表現出一些有意思的特性,而這些特性是否能指導下一代晶片材料的出現。

超導本身就令人遐想連篇,那麼不需要超導,常溫常壓下的半超導有沒有可能呢?

新的環境,新的條件,有可能誕生新的材料。

所以業界格外關注華國超低溫超導晶片的最新進展。

當然在華為內部,那就更重視了,調兵遣將,派了最精銳的團隊從松山湖調到申海來。

他們第一年主要要做的是驗證技術可行性,技術路徑早已確定:利用鐵基超導體fese薄膜,在srtio3襯底上透過分子束外延生長,實現溫度在100k的超導狀態,這樣的樣品理論可行,但實際呢?

在月球上它的表現如何?不僅僅是計算本身,還有穩定性、耗能等等,其他狀態到底如何。

他們需要先拿個樣品出來。

以阿波羅科技的能力來說,他們前腳有了樣品,後腳就能打到月球上去做測試。

月球上的環境什麼的都已經準備好了,電能已經具備,陰影區域探索完成,隨時可以進行測試。

屬於是萬事俱備只欠東風。

“吳工,你們那邊進度如何?”林燃同樣關注這件事,他大概每週會和技術團隊開一次會,技術團隊由華為和阿波羅科技共建,人員配比大概在7比3的樣子。

吳工是這隻技術團隊的具體負責人,華為半導體條線僅次於梁孟松的資深工程師。

第一個月:“教授,我們從fese入手,母體fese是半導體,tc只有8k,但單層薄膜在介面效應下,能提升到109k。

月球真空環境完美匹配mbe生長,避免氧化。”吳工說

團隊的研究員們戴著護目鏡,操作著裝置:先將srtio3襯底加熱到600°c,清潔表面;然後控制鐵源和硒源的蒸發速率,鐵原子束強度為0.1單層/分鐘,硒過量以確保化學計量比。

生長過程中,吳工偶爾糾正引數:“注意襯底溫度,過高會導致晶格失配,降低電子-聲子耦合,目標厚度是約0.5nm的單原子層。”

在第一個樣品生長完成後,他們用x射線衍射檢查晶體結構:峰值顯示良好外延,但電阻測試在液氮浴中,超導轉變溫度tc只有50k,遠低於預期。

第二個月:“我覺得應該是硒空位缺陷導致的費米麵重構不完整,吳工,嘗試一下增加後退火步驟,在真空下加熱到400°c,促進介面電荷轉移。”林燃提醒道“我覺得介面效應會是關鍵,srtio3的極性層會誘導二維電子氣,提升tc。”

這和2014年nature的一篇文獻有關,在那篇文獻裡有提到,fese/srtio3系統可以利用介面效應將tc從8k推到100k以上。

團隊迭代三次,調整硒/鐵比從6:1到8:1,終於在第四個樣品上看到進步:xrd顯示銳利峰,表明完美晶格匹配。

第三個月,才開始初見曙光,使用高壓氧摻雜,fese薄膜的晶格扭曲,a軸引數從3.76增加到3.78,電子-聲子耦合增強。

在模擬觀測中,顯示tc能達105k。

林燃說:“我知道大家很高興,但這還不夠,我們需要繼續最佳化。

因為月球南極的輻射環境會干擾cooper對,但低溫能抑制熱噪聲。

我們需要整合輻射遮蔽層,用硼摻雜金剛石作為緩衝,bdd的tc雖只有11k,但其寬頻隙能阻擋宇宙射線。”

他們開始摻雜實驗:在mbe腔內引入氧氣束,壓力控制在10^-6 torr,摻雜水平0.1-0.2原子%。

測試使用四探針法測量電阻-溫度曲線:在氦氣製冷機下,從300k降溫,電阻在110k附近驟降到零,磁化率測試確認meissner效應,臨界電流密度jc達10^5 a/cm。

“教授,根據失敗樣品分析,stm顯示氧團簇導致相分離。”吳工說。

林燃思考片刻後說道:“調整氧束能量可行嗎?”

他們調整氧束能量從5ev到3ev來對均勻性進行最佳化調整。

第四個月,團隊終於做出第二個樣品:一個5cm見方的晶片,表面閃爍著金屬光澤,整合bdd遮蔽層厚度2μm。

測試在液氮模擬下,電阻驟降到零,能夠執行簡單ai演算法:晶片處理100x100矩陣乘法,效率比矽基高500%,且無熱積累。

整個團隊空前振奮,因為至少到了這裡,這條路是可行的。

從路徑的層面,這是能夠超過矽基的材料。

在地球上,我們沒有辦法在短期內超過英偉達,那麼我們就仰望星空。

在團隊士氣為之一振的時候,林燃提醒道:“這只是地球測試,月球的微重力會影響薄膜應力,我們需模擬真空脫氣。”

第六個月,團隊在真空模擬艙裡進行最終驗證。

實驗人員戴上手套,動作小心地將樣品放入測試架。

所有成員都屏氣凝神,有的在實驗室外等結果,有的在辦公室等結果:這是最後一步,如果透過,就能送上月球。

“啟動模擬!”林燃命令道。

艙內抽真空到10^-7 torr,溫度透過輻射冷卻降到100k,模擬月球輻射用質子束轟擊,每平方厘米10^10粒子/秒。

晶片連線上ai測試電路:輸入一個卷積神經網路模型,處理模擬月球影象資料。

螢幕上顯示電阻保持零,計算誤差率0.1%,jc在輻射下僅下降5%。

“林總,它穩定了!

fese的介面超導在真空下完美維持,遮蔽層吸收了80%輻射,cooper對未破壞。”

實驗人員激動地喊道。

從失敗到成功,僅僅只花了半年時間。

這一神速換誰來也會為之驕傲。

而且他們做的是一個能夠進行人工智慧演算法計算的晶片,比基礎的demo不知道強多少倍。

林燃微笑著鼓掌,這是真正意義上的原創,不是追隨誰,是從未有人走過的路。

這裡多說兩句,像光伏突破,研究員們要集中管理,林燃不用,他的自由度要高得多,同時負責了非常多條線的研究。

在不同條線的視角里,林燃展現的能力是不一樣的,在光伏板塊,那些青年學者的感受是數學能力,有種無所不能的數學暴力破解能力,但凡是能夠落在數學模型上,林燃就能夠給你找到一個精確解,這得益於ns方程的破解。

而在超導晶片條線,吳工的感受是博學,但凡沾點邊的論文,林燃都看過,能說個一二三四五出來,而他說的可能有效,最後都證明了就是有效,導致整個團隊無條件信任,推進速度遠超預期。

後續半年時間,對這塊晶片樣品的測試還在持續,施加磁場至5t,tc仍保持105k,符合ginzburg-landau理論預測的上臨界場hc2~tc^1.5。

在溫度波動±5k下,晶片穩定,無退化現象出現。

整合水冰昇華散熱,在熱通量1w/cm的情況下,該晶片仍穩定執行。

林燃在各大社交平臺都有賬號,後臺私信那更是五花八門,從借錢到找不找老婆小三小四小五、再到自己攻克了強哥德巴赫猜想,總之數不清的私信。

林燃不看私信,也很少發內容。

被網友調侃,每次發都要引起震動。

這次和過去一樣,林燃的最新影片悄無聲息地就上線了。

影片沒有背景音樂,格外的安靜。

鏡頭從地球藍色的弧線拉遠,穿越漆黑的太空,直奔月球南極的沙克爾頓隕石坑。

畫面中,永久陰影區一片漆黑,旁邊的溫度計顯示“100k”。

一顆肉眼可見的晶片出現在鏡頭裡。

隨後鏡頭切換到實驗室裝置,mbe腔體嗡嗡運轉,鐵原子和硒原子蒸發,層層沉積在srtio3襯底上,形成單層fese薄膜。

畫面快閃研發過程,有畫面但沒有引數,專業人士也最多看個大概。

測試畫面:真空模擬艙內,溫度降至100k,質子束能量1mev轟擊;顯示器上資料流動。

畫面切換到火箭升空,晶片隨月球車著陸沙克爾頓隕石坑。

發了影片之後,林燃又跟著發了個動態:“超導晶片實驗效果完美,即將奔向月球。”

隨後又發了條動態:“忘了說,這次去月球的專案很豐富,一共三個宇航員的名額,我們計劃開放一個,有沒有人想去的?我本人會親自上去,有想跟我一起去月球見證奇蹟的可以聯絡我們。

ps:收費不斐,量力而行。”

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