第640章 碳基芯片

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  坐在周政左手边的一个年轻女研究员开口了。

  短头发,说话很快。

  碳管阵列生长工艺负责人,林恩恩。

  “打个比方。硅基晶体管的电子跑起来像在泥地里走路,碳管里的电子像在冰面上滑。

  同样的距离,一个喘得要死,一个根本没出汗。”

  方墨在角落里轻声嘀咕了一句:“冰面上打冰壶。”

  林恩恩看了他一眼,没理。

  “载流子饱和速度四乘十的七次方厘米每秒,硅的四倍。”

  周政切到下一页,“更关键的是,碳管的一维超薄体结构天然压制短沟道效应。

  硅基芯片缩到三纳米以下,量子隧穿漏电堵都堵不住,得靠GAA环栅、背面供电这些复杂架构去兜。

  碳管不用。物理结构本身就是答案。”

  “所以我们在七纳米节点,用的是最简单的平面顶栅结构。”

  陈阳问:“器件架构说一下。”

  周政右手边的人接过话。

  瘦高个,四十出头,左手无名指缠着创可贴——大概是调试设备时划的。

  器件架构与集成负责人,陈锋。

  跟陈阳同姓,但没有亲戚关系。

  “无掺杂cmoS。”

  陈锋把投影切到器件截面图,“硅基芯片造p型和N型晶体管,得靠离子注入往硅里面砸掺杂原子。

  温度上千度,而且砸进去的原子分布不均匀,直接影响器件一致性。”

  “我们不掺杂。p型管用钯做源漏电极,N型管用钪。

  金属功函数不一样,电子注入行为不一样,晶体管极性就分开了。”

  他翻到下一张图,是一组对比数据。

  “免掺杂带来两个好处。第一,没有离子注入造成的晶格损伤,器件寿命延长三倍以上。

  第二,阈值电压一致性提升一个数量级。

  直接反映在良率上——我们首批试产的良率是百分之九十二点三。”

  苏清妍的笔停了一下,抬头看了陈阳一眼。

  百分之九十二点三。

  台积电三纳米工艺刚量产时的良率不到百分之八十。

  陈阳没有表态,示意继续。

  第三个人站起来。

  矮胖,说话带江浙口音。

  碳管提纯与材料负责人,何建宏。

  天奈科技并入的技术骨干。

  “原料是整条工艺链的命门。”

  何建宏打开自己的笔记本电脑,屏幕上是一组纯度检测报告。

  “半导体型碳管纯度要求六个九——百分之九十九点九九九九。少一个九,芯片就会出现随机逻辑错误。

  这个指标在三年前全世界没有人能做到公斤级量产。”

  “现在能做到。”

  他指着报告上的数字,

  “凝胶色谱法提纯,六台设备并联,日产量两公斤。

  管径偏差控制在零点二纳米以内,带隙零点五到零点七电子伏特,无金属催化剂残留。”

  “两公斤够造多少片晶圆?”陈阳问。

  “八英寸晶圆,每天两公斤碳管大约支撑四百片。”

  何建宏答得很快,“六条产线全开的话日需十二公斤,提纯设备还得扩三倍。

  但这只是工程放量的问题,技术上没有瓶颈了。”

  陈阳转头看方墨。

  方墨点了下头,意思是数据跟伏羲的交叉验证结果一致。

  “衬底呢?”

  “八英寸高阻单晶硅,表面热氧化二百八十纳米二氧化硅绝缘层。”

  何建宏摆手,“这个不值得说,跟普通硅基晶圆一模一样,国内几十家厂能供。”

  第四个人没等被点名就开口了。

  三十出头,穿着蓝色冲锋衣,看着不像搞科研的。

  光刻与图形化工艺负责人,许哲。

  “各位最关心的问题——不用EUV怎么做七纳米。”

  许哲把投影抢过来,切到一张工艺流程图。

  “ArF浸没式dUV,波长一百九十三纳米。单次曝光分辨率极限是三十八纳米。

  七纳米怎么做?

  四重曝光。

  一层图形拆成四次来印。”

  “麻烦吗?”

  他自问自答,“确实麻烦,光刻步骤比EUV多三倍,套刻精度要求正负一点七纳米。

  但上海微电子最新的SSA800-10可以做到。”

  “成本呢?”

  秦风终于放下水杯,问了个商人该问的问题。

  许哲咧嘴笑了一下——难得,这间屋子里终于有人问他懂的东西了。

  “一台EUV光刻机,ASmL报价二十亿人民币起,交期三年,想买还不一定卖你。

  一台SSA800,报价一点二亿,交期四个月,管够。

  四重曝光损失的产能用机台数量补回来,综合成本只有EUV方案的三分之一。”

  “而且——”他竖起食指,“不受任何国家的出口管制。”

  会议室里安静了两秒。

  这句话的分量不需要任何人解释。

  最后一个人始终没站起来,坐在角落里翻着平板。

  周政看了他一眼:“老吕,到你了。”

  吕远山,封测与可靠性负责人。

  华天科技过来的老工程师,五十多岁,头发全白,手上有茧子。

  他把平板往桌上一放,屏幕朝上,上面是一张性能对标表。

  “别的我不多说。直接跟台积电N2对比。”

  他声音不大,但在场所有人都竖起了耳朵。

  “晶体管密度,我们两点一亿每平方毫米,台积电N2是一点八三亿。

  高百分之十四点七。够到硅基一点八纳米节点的水平。”

  “开关速度,门延时零点零八皮秒,N2的三点二倍。

  同架构峰值频率提升百分之两百二十。”

  秦风的嘴张开了。

  “功耗。同性能下,动态功耗是N2的四分之一。

  静态漏电功耗,十分之一。”

  吕远山用手指点着平板上的数字,一个一个念。

  “综合能效比,算力除以瓦数,是N2的四点五倍。

  能量延迟积——这是集成电路领域最硬的综合能效指标——我们是N2的五分之一。”

  “翻译成人话。”吕远山抬起头,看着陈阳。

  “同样大小的芯片,我们的算力是台积电最先进工艺的三点五倍。

  如果做AI专用张量芯片,算力密度是五倍,功耗还低四分之三。”

  “还有一条。”他放下平板,“工作结温上限两百度。硅基商用上限一百二十五度。抗电离辐射能力是硅基的十二倍。”

  “意味着什么?这玩意儿扔到太空里,扔到沙漠里,扔到核反应堆旁边,照样跑。”

  会议室里没声音了。

  苏清妍的笔记本上写了满满两页,最后几行字越写越潦草——不是她不认真,是手跟不上脑子。

  方墨从角落走出来,站到投影前。

  “我补一条。”他推了推眼镜,“伏羲现在跑在硅基超算集群上,满血版性能是雅典娜的五分之一。”

  他看向陈阳。

  “如果把伏羲迁移到碳基芯片集群上——同规模算力卡的情况下——单卡性能翻三到五倍。

  同时功耗降到四分之一,意味着同样的电力预算下可以部署四倍数量的算力卡。”

  “综合下来。”方墨在白板上写了一个乘法式。

  “3.5x4=14。”

  “理论峰值算力提升十四倍。”

  “伏羲下一代迭代版本,如果跑在碳基集群上——”

  他把笔帽盖上。

  “性能将是雅典娜的二点八倍。”

  陈阳站起来。

  他走到桌前,拿起那块碳黑色的芯片样品。

  指甲盖大小,八克重。

  他翻过来看了看背面,又看了看正面。

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