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第371章 超導芯片

機器人鋪光電板要比人利索多了。

因爲穿宇航服的緣故,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。

直播間的觀衆(zhòng)簡單來說就是爽,類似於看解壓視頻的感覺。

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,華爲什麼時候能把超導芯片給搞出來?”

“應該快了吧?”

“應該快了,要不是爲了超導芯片,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組件外,就在討論超導芯片什麼時候能上。

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,但簡中互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)友們早就贏麻了。

不但簡中網(wǎng)友贏麻,外國媒體也提前幫華國贏麻。

以印度爲例,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(xiàn)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(yè)這樣的國家戰(zhàn)略,我們?nèi)狈@類長遠規(guī)劃,在人工智能領域,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,印度有人工智能領域的人才,但我們國家的風險投資並不願意支持真正的科技創(chuàng)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(chuàng)新是不可持續(xù)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,因爲華國之前反思和阿美莉卡差距的時候,說辭好像差不多。

但當超導芯片計劃公佈之後,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(fā)上。

在quora上有一篇華裔的回答一語中的:

“印度一直認爲他們能和華國比,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芯片的集體破防,在印度輿論層面引發(fā)了比深紅出現(xiàn)更廣泛和激烈的討論,會導致不瞭解印度的人困惑,超導芯片只停留在理論層面,還沒有實物的出現(xiàn),深紅可是實打實用更弱的算力實現(xiàn)了更好的效果,爲什麼前者還會更能引發(fā)印度破防。

對此,我周圍有非常多的印度朋友,我認爲他們的思考邏輯是,我們和華國是一樣的,儘管現(xiàn)在華國比我們領先,但我們沒有本質區(qū)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(xiàn)和GPT相差沒有多久時間,也許是原創(chuàng),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,但超導芯片是完全沒有的產(chǎn)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(chuàng)新者的角色轉型,甚至已經(jīng)成爲了創(chuàng)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(fā)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。

但超導芯片的出現(xiàn),讓印度意識到,好像我們也在接受來自華國的資本、產(chǎn)業(yè)和技術輸出,這讓他們破防了,因爲在不知不覺間華國實現(xiàn)了身份地位的轉換,但印度還是印度。”

當然圍繞超導芯片,不但印度關注,發(fā)達國家同樣在關注。

這也許關係到下一代的芯片材料。

芯片領域的從業(yè)人員都能很直觀感受到硅基芯片已經(jīng)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、各種負面因子開始涌現(xiàn)。

如果不採用更加先進的3D立體結構,硅基芯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,這成爲了業(yè)界關注的焦點。

月球上能夠保證常態(tài)低溫,能夠利用低溫來構建超導芯片,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(xiàn)出一些有意思的特性,而這些特性是否能指導下一代芯片材料的出現(xiàn)。

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(huán)境,新的條件,有可能誕生新的材料。

所以業(yè)界格外關注華國超低溫超導芯片的最新進展。

當然在華爲內(nèi)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襯底上通過分子束外延生長,實現(xiàn)溫度在100K的超導狀態(tài),這樣的樣品理論可行,但實際呢?

在月球上它的表現(xiàn)如何?不僅僅是計算本身,還有穩(wěn)定性、耗能等等,其他狀態(tài)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(huán)境什麼的都已經(jīng)準備好了,電能已經(jīng)具備,陰影區(qū)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,技術團隊由華爲和阿波羅科技共建,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,華爲半導體條線僅次於梁孟鬆的資深工程師。

第一個月:“教授,我們從FeSe入手,母體FeSe是半導體,Tc只有8K,但單層薄膜在界面效應下,能提升到109K。

月球真空環(huán)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,操作著設備: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(fā)速率,鐵原子束強度爲0.1單層/分鐘,硒過量以確保化學計量比。

生長過程中,吳工偶爾糾正參數(shù):“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(XRD)檢查晶體結構:峰值顯示良好外延,但電阻測試在液氮浴(77K)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麪重構不完整,吳工,嘗試一下增加後退火步驟,在真空下加熱到400°C,促進界面電荷轉移。”林燃提醒道“我覺得界面效應會是關鍵,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,F(xiàn)eSe/SrTiO3系統(tǒng)可以利用界面效應將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,纔開始初見曙光,使用高壓氧摻雜,F(xiàn)eSe薄膜的晶格扭曲,a軸參數(shù)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(xù)優(yōu)化。

因爲月球南極的輻射環(huán)境會干擾Cooper對,但低溫能抑制熱噪聲。

我們需要集成輻射屏蔽層,用硼摻雜金剛石作爲緩衝,BDD的Tc雖只有11K,但其寬帶隙能阻擋宇宙射線。”

他們開始摻雜實驗:在MBE腔內(nèi)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(jù)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來對均勻性進行優(yōu)化調整。

第四個月,團隊終於做出第二個樣品:一個5cm見方的芯片,表面閃爍著金屬光澤,集成BDD屏蔽層厚度2μm。

測試在液氮模擬下,電阻驟降到零,能夠運行簡單AI算法:芯片處理100x100矩陣乘法,效率比硅基高500%,且無熱積累。

整個團隊空前振奮,因爲至少到了這裡,這條路是可行的。

從路徑的層面,這是能夠超過硅基的材料。

在地球上,我們沒有辦法在短期內(nèi)超過英偉達,那麼我們就仰望星空。

在團隊士氣爲之一振的時候,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,如果通過,就能送上月球。

“啓動模擬!”林燃命令道。

艙內(nèi)抽真空到10^-7 Torr,溫度通過輻射冷卻降到100K,模擬月球輻射用質子束轟擊,每平方釐米10^10粒子/秒。

芯片連接上AI測試電路:輸入一個卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型,處理模擬月球圖像數(shù)據(jù)。

屏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(wěn)定了!

FeSe的界面超導在真空下完美維持,屏蔽層吸收了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爲之驕傲。

而且他們做的是一個能夠進行人工智能算法計算的芯片,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(chuàng),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(xiàn)的能力是不一樣的,在光伏板塊,那些青年學者的感受是數(shù)學能力,有種無所不能的數(shù)學暴力破解能力,但凡是能夠落在數(shù)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。

而在超導芯片條線,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(xù)半年時間,對這塊芯片樣品的測試還在持續(xù),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,芯片穩(wěn)定,無退化現(xiàn)象出現(xiàn)。

整合水冰昇華散熱,在熱通量<1W/cm的情況下,該芯片仍穩(wěn)定運行。

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(shù)不清的私信。

林燃不看私信,也很少發(fā)內(nèi)容。

被網(wǎng)友調侃,每次發(fā)都要引起震動。

這次和過去一樣,林燃的最新視頻悄無聲息地就上線了。

視頻沒有背景音樂,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(qū)一片漆黑,旁邊的溫度計顯示“100K”。

一顆肉眼可見的芯片出現(xiàn)在鏡頭裡。

隨後鏡頭切換到實驗室設備,MBE腔體嗡嗡運轉,鐵原子和硒原子蒸發(fā),層層沉積在SrTiO3襯底上,形成單層FeSe薄膜。

畫面快閃研發(fā)過程,有畫面但沒有參數(shù),專業(yè)人士也最多看個大概。

測試畫面:真空模擬艙內(nèi),溫度降至100K,質子束能量1MeV轟擊;顯示器上數(shù)據(jù)流動。

畫面切換到火箭升空,芯片隨月球車著陸沙克爾頓隕石坑。

發(fā)了視頻之後,林燃又跟著發(fā)了個動態(tài):“超導芯片實驗效果完美,即將奔向月球。”

隨後又發(fā)了條動態(tài):“忘了說,這次去月球的項目很豐富,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?shù)目梢月?lián)繫我們。

PS:收費不斐,量力而行。”

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