重生后,带领华夏走向星辰大海

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第104章 碳基之辩

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彭院士和张教授脸上的震惊尚未完全褪去,如同被投入深海的石子激起的剧烈涟漪。碳基!这两个字所代表的含义,足以颠覆他们毕生研究的认知体系。

“陈……你,你再一遍?”彭院士的声音带着一丝不易察觉的颤抖,他推了推厚重的眼镜,目光死死锁住陈羽墨,仿佛要看清他脑子里那惊世骇俗的想法,“碳基?不是改良硅基?不是寻找替代工艺?而是……另起炉灶,从最基础的逻辑单元开始,用碳?”

张教授虽然没有话,但镜片后爆发出前所未有的锐利光芒,同样表明了他内心的惊涛骇浪。他快步走到一个巨大的、显示着复杂电路设计图的屏幕前,手指无意识地划过那些代表着硅基晶体管的微符号,声音低沉得如同金属摩擦:“这……意味着彻底抛弃现有的设计规则、制造流程、甚至……是整个支撑了半个多世纪的半导体物理基础。这无异于在悬崖上重建一座城市!”他猛地转过身,直视陈羽墨,“年轻人,这需要的不只是勇气!这需要坚实的理论支柱!足以支撑这座新城不会顷刻崩塌的基石!你的计划书里提到了方向,但我们需要看到支撑这些方向的‘梁’和‘柱’!”

“彭老,张教授,”陈羽墨的声音清晰而有力,在寂静的实验室里回荡,“硅基的物理花板就在眼前,摩尔定律的终结不是预言,而是现实。我们跟在后面改良,永远是在他人划定的牢笼里挣扎,永远无法掌握真正的命脉。封锁的不仅仅是光刻机,更是我们通向算力巅峰的道路。碳基,是基于材料科学和物理规则演进的必然选择。”他边,边走向主控台,打开了随身携带的电脑。

投屏亮起,一个极其复杂、由无数微管状结构构成的三维模型旋转着呈现在巨大的中央屏幕上。那是放大到原子级别的碳纳米管森林。

“看这里,”陈羽墨的手指在触控板上滑动,将模型的一个局部区域迅速放大,“碳纳米管阵列的定向生长与精准定位,是构建碳基逻辑单元的基础,也是第一个世界级难关。”他指着模型上一些细微的、肉眼几乎无法察觉的扭曲和偏移,“传统的化学气相沉积方法,随机性太大,生长方向难以精确控制,管径和手性更是如同开盲海这样的材料,无法用于构建高可靠性的集成电路。”

彭院士的眉头紧锁,:“没错!这是死结!我们尝试过各种基底修饰、催化剂调控,效果微乎其微!定位精度要达到埃米级(0.1纳米),还要精确控制手性,这需要的操控力,简直如同在原子尺度上绣花!”他的语气充满了材料学家面对终极挑战时的焦灼与无力。

“所以,我们需要引入全新的‘诱导’机制。”陈羽墨的声音带着一种不容置疑的穿透力。他调出另一组动态模拟图,“请看,基于对碳纳米管生长机理的深层物理理解,结合对晶格应力的精密计算,我们可以设计一种特殊的‘应力场-电场协同诱导’模板。它不再是被动等待碳…”屏幕上,虚拟的碳原子在复杂而精密的力场引导下,如同训练有素的士兵,精准地排列成一根根笔直、且具有所需半导体手性的碳纳米管!“利用中心现有的原子层沉积和纳米压印光刻设备,结合改进的cVd工艺,这套方案具备工程实现的初步可能性。定位精度,理论上可控制在±0.5纳米以内,手性可控率目标大于85%。”

彭院士死死盯着屏幕上那近乎完美的模拟结果,呼吸变得粗重起来。他猛地抬起头,看向陈羽墨,眼神不再是质疑,而是充满了震撼!他喃喃道:“应力场……电场协同……模板诱导……这思路……这需要对材料生长动力学和量子尺度力场迎…近乎恐怖的洞察力!子,你是怎么想到的?!”

陈羽墨没有回答这个问题,他的目光转向一直沉默、但眼神锐利如鹰隼般审视着每一个模拟细节的张教授。

“解决了材料生长,只是第一步。”张教授的声音响起,冷静得像是在分析电路板上的一个故障点,但微微加快的语速暴露了他内心的不平静,“半导体碳纳米管阵列只是‘砖块’。如何用这些‘砖块’搭建出逻辑门——这栋大厦的功能单元,才是真正的考验!”他指向屏幕,瞬间调出了计划书中提到的“新型碳基场效应晶体管”的初步概念图。“硅基FEt,我们研究了几十年,工艺成熟,物理模型清晰。但碳基呢?它的载流子迁移率理论极高,但如何实现有效、稳定、低功耗的栅极调控?界面态陷阱、接触电阻、特别是不同碳管之间的互连问题——这些在硅基上看似‘常规’的问题,在碳基纳米尺度下,每一个都足以让整个器件失效!”

张教授的问题直指核心,充满了工程师面对未知领域的务实和担忧。“还有,就算单个器件做出来,如何设计电路?现有的EdA工具是基于硅基模型开发的!碳基器件的物理特性完全不同,驱动电压、开关特性、噪声容限……所有参数都要推倒重来!没有成熟的设计工具,没有验证模型,我们难道要用手工画版图吗?这效率,别180,1800都未必够!”

面对张教授连珠炮般的犀利质疑,陈羽墨的神色反而更加沉静。他手指在键盘上轻点,屏幕画面再次切换。左边是碳基FEt的详细三维结构模型,右边则同步显示着复杂的量子力学能带计算和电子输运模拟结果。

“张教授问到了关键。”陈羽墨的声音沉稳而自信,“栅极调控和互连,是碳基器件的两大命门。”他放大模型的关键节点,“针对栅极调控,我们提出一种‘异质叠层栅介质’方案。利用特定高介电常数材料与超薄钝化层的组合,精确调控碳管沟道表面的电场分布,同时最大程度抑制界面态陷阱电荷的产生。模拟显示,其开关比可媲美甚至超越当前最先进的硅基FinFEt器件。”他调出对比数据流,令人信服的数字瀑布般滚动。

“至于互连,”陈羽墨的指尖划过模型上连接不同碳纳米管的、极其微的“导线”,“我们摒弃传统的金属填充互连,那在纳米尺度下电阻和热效应会失控。采用‘选择性原位生长金属性碳纳米管互连线’技术。”屏幕上动态演示着在特定催化剂和电场引导下,金属性碳管在半导体性碳管阵列的指定位置“生长”出来,形成然的、低电阻的互连通路!“这不仅能解决互连电阻问题,更能保证材料体系的一致性,减少热失配和应力集郑”

最后,他调出一个全新的软件界面框架图:“至于设计工具,‘伏羲’计划将同步启动EdA平台项目。这是一个全新的、专为碳基芯片架构设计的全流程工具链。它需要基于我们对碳基器件物理特性的深刻理解和建模。我已经完成了核心物理引擎的初步框架和关键算法定义。”他展示了几段核心代码结构和算法流程图,其思路之清晰、架构之前瞻,让张教授这样浸淫EdA领域多年的专家都为之动容。

陈羽墨的目光扫过两位陷入巨大震撼和沉思的老人,声音带着一种破釜沉舟的力量:“材料、器件、设计工具,三位一体,同步推进!这就是‘伏羲’的核心骨架。我知道这每一步都如同在刀尖上跳舞,每一个难点都足以让一个顶级团队耗费数年。但硅基的枷锁不破,华夏的算力永无出头之日!我们没有退路,也没有时间犹豫。碳基之路,荆棘密布,但路就在脚下!伏羲之火,能否燎原,就在此刻,就在簇!”

实验室里陷入了长久的寂静。彭老摘下眼镜,用力揉着发酸的眼角,又猛地戴上,再次凑近中央屏幕,近乎贪婪地审视着那些精妙绝伦的模型和推演数据,口中喃喃自语:“应力电场协同……异质叠层栅……金属性原位互连……才!简直是才的构想!”他的脸上再无半分质疑,只剩下一种发现新大陆般的狂喜和投入战斗的渴望。

张教授则静静地站在主控台前,眼神深邃如海。屏幕上的模型、数据流、代码框架在他脑海中高速碰撞、组合、推演。他仿佛看到了一条全新的、虽然布满荆棘却通往无限可能的道路正在眼前铺开。良久,他缓缓抬起头,镜片后是燃烧着一种近乎朝圣般的专注和决心。他没有看陈羽墨,而是看向彭老,声音沉稳而坚定:

“老彭,干吧。把所里所有能停的项目都给我停了!所有精兵强将,全部集中!成立‘伏羲’核心攻关组,我亲自挂帅设计验证部分!这EdA,我来牵头啃这块硬骨头!”

彭院士猛地一拍大腿,声音洪亮如钟:“好!材料这边,我老头子豁出这把老骨头!所有设备、所有资源,优先保障‘伏羲’!我倒要看看,这碳基的地,到底有多宽!”

陈羽墨站在一旁,看着眼前这一幕,心中那根紧绷的弦终于稍稍松弛。伏羲之轮,在两位巨匠的推动下,终于开始艰难而坚定地转动。窗外,燕京冬日的夕阳正缓缓沉入地平线,将最后的光芒泼洒在研究中心冰冷的玻璃幕墙上,映出一片燃烧般的赤金。门内,一场注定将震动世界的科技风暴,在绝对的静谧与无尘中,正式拉开了序幕。

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