Глава 967. Максимум два-три года •
Строго говоря, Сюнсинь 05 на самом деле нельзя считать продуктом первого поколения углеродных чипов.
Несмотря на то, что в настоящее время уже возможно мелкосерийное производство, и он прошел серию тестовых испытаний, это все еще не меняет того факта, что он является лишь "экспериментальным" продуктом.
Да, Сюнсинь 05 - это лишь первый экспериментальный продукт в разработке углеродных чипов, обладающий относительно зрелыми вычислительными функциями, и до коммерческого выпуска еще очень далеко.
Чип, интегрирующий 10 миллионов углеродных транзисторов на квадратный миллиметр, не говоря уже о 2025 годе, даже десять лет назад, в 2015 году, на самом деле не мог сравниться с кремниевыми чипами по количеству интегрированных транзисторов.
В 2015 году Intel официально выпустила процессоры пятого поколения, использующие 14-нм техпроцесс, с количеством транзисторов до 1,9 миллиарда.
А углеродный чип в руках Сюй Чуаня имеет общее количество транзисторов всего 1 миллиард, что почти вдвое меньше, чем у продуктов пятого поколения Intel.
Однако углеродные чипы и кремниевые чипы сами по себе являются двумя разными продуктами, и их нельзя полностью сравнивать.
Углеродный чип, построенный с использованием миллиарда углеродных транзисторов, может сравниться по производительности и даже превзойти процессоры пятого поколения Intel.
1 миллиард против 1,9 миллиарда, половина количества транзисторов, производительность ничуть не хуже, а в некоторых аспектах даже превосходит.
Это показывает превосходство и потенциал развития углеродных чипов.
В конце концов, в настоящее время углеродные чипы все еще находятся в стадии разработки, будь то программное обеспечение для проектирования, система команд, дизайн чипов и т. д., почти все они имитируют кремниевые чипы.
Хотя теоретически разница между углеродными и кремниевыми чипами невелика, и почти все, что можно использовать для кремниевых полупроводников, можно напрямую применить к углеродным полупроводникам.
Но это все-таки два разных элементарных материала, как они могут быть на 100% совместимы.
Применение дизайна кремниевых чипов к углеродным чипам в настоящее время является лишь вынужденной мерой, ведь разработка углеродных чипов ведется впервые в истории.
В этой области они уже вышли на передовые позиции в мире.
Проще говоря, впереди больше нет камней, по которым они могли бы перейти реку, дальнейший путь им придется прокладывать самим, шаг за шагом.
Если это настоящий углеродный чип, то соответствующий дизайн схемы, архитектура и т. д. должны быть переработаны на основе углеродных полупроводниковых материалов.
Сейчас, грубо говоря, даже готовые к использованию чипы - это всего лишь полуфабрикаты.
Если в будущем они действительно разработают и усовершенствуют полный набор систем на основе углеродных полупроводниковых материалов, создадут настоящие углеродные чипы.
Тогда вся отрасль будет зависеть от них, все компании, производящие кремниевые полупроводники, такие как Nvidia, TSMC, ASML, Intel, Qualcomm и т. д., должны будут встать на колени и назвать их папой.
В общем, хотя технология только начинает развиваться, производительность Сюнсинь 05 уже предварительно продемонстрировала превосходство углеродных чипов.
Будь то тепловыделение 30 Вт TDP или частота 5,8 ГГц, все это в значительной степени демонстрирует потенциал углеродных чипов, с которым кремниевые чипы не могут сравниться.
Кратко представив производительность Сюнсинь 05, Чжао Гуангуй снова достал из шкафа углеродный чип.
Глядя на образец, помещенный в защитную коробку, он с чувством сказал: "На данный момент этот углеродный чип уже имеет определенную коммерческую ценность".
"Но с точки зрения дизайна и изготовления есть еще много недостатков".
"Например, гравировка углеродных транзисторов, хотя и говорится о 28-нанометровом техпроцессе, но на самом деле SMIC использует 65-нанометровый литографический станок с фторидом аргона, и только благодаря технологии многократной экспозиции удалось достичь 28 нанометров".
"Другими словами, текущий верхний предел нанопроцесса наших углеродных чипов все еще в определенной степени ограничен и зависит от литографического станка".
Услышав это, Сюй Чуань с любопытством спросил: "Но я помню, что углеродные чипы вроде бы могут обходиться без литографического станка? Использовать другие методы гравировки? Я раньше видел подобные статьи".
Немного помолчав, он продолжил: "И если я не ошибаюсь, раньше вы изготавливали в лаборатории "MOSFET металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор" и "JFET полевой транзистор с p-n переходом", вроде бы тоже не использовали литографический станок?"
Он действительно не очень хорошо разбирается в технологиях, связанных с изготовлением чипов, ведь он не является исследователем в этой области.
Однако Академия Синхай занимается исследованием углеродных чипов, и он читал некоторые статьи в области чипов.
Например, технология гравировки углеродных чипов, дизайн схем и т. д.
Чипы называют жемчужиной современной промышленности, и их производственный процесс включает в себя множество технологических этапов.
Включая окисление, фотолитографию, ионную имплантацию, химико-механическое шлифование, травление, осаждение, металлизацию, очистку и т. д.
И среди этих технологических этапов литографическая технология особенно важна, она является одним из основных процессов изготовления чипов, составляя более 35% стоимости изготовления чипа.
Обычно чипы могут быть изготовлены только с помощью литографического станка, главным образом потому, что литографическая технология обладает высоким разрешением, высокой эффективностью и возможностью многослойного производства.
Чем выше класс чипа, тем выше требования к литографическому станку.
В настоящее время единственным производителем в мире, способным производить литографические станки низкого нанометрового уровня, является голландская компания ASML.
Это гегемон в области литографических станков, обладающий технологией экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии, способный производить ключевое оборудование для производства самых передовых чипов, от которого зависят такие гиганты производства чипов, как TSMC, Samsung, для производства чипов с техпроцессом 5 нанометров и ниже.
Конечно, ASML не является голландской компанией, ее технология литографических станков, можно сказать, исходит от всей западной группы интересов.
Например, компания Zeiss из Германии предоставляет оптические компоненты высшего класса, Япония предоставляет высококачественный фоторезист и монокристаллические кремниевые пластины, источник света поступает от американской компании Cymer и т. д.
Другими словами, ASML изучила секреты боевых искусств из романов Цзинь Юна, собрала лучшее из сотни школ, использовала это для себя, а затем с помощью своего программного обеспечения провела высокоуровневую интеграцию, по-настоящему сделав "один герой - три помощника", в этом и заключается ум ASML.
Для сравнения, японские Nikon и Canon гораздо более консервативны, больше внимания уделяют духу бусидо, любят сражаться в одиночку, и это одна из важных причин, по которой Япония не может превзойти ASML.
А в области литографических станков, или, другими словами, полупроводников, западные группы интересов всегда использовали это как важное средство для давления на них.
Будь то Huawei, Xiaomi, или SMIC, BOE и другие интернет/коммуникационные компании или производители полупроводникового оборудования, все они сталкивались с несправедливым обращением и злонамеренным давлением, пережили много неудач.
Напротив, Чжао Гуангуй покачал головой и сказал: "Экспериментальное производство и промышленное производство - это две совершенно разные концепции".
"То, что в лаборатории не используется литографический станок, не означает, что производство углеродных чипов обходится без литографического станка. Чипы, изготовленные в лабораторных условиях, могут быть вытравлены с помощью приборов, без использования литографического станка". "Но это всего лишь метод теоретических исследований, он не подходит для массового производства".
"И, судя по текущей модели производства чипов, все чипы, производимые в больших масштабах, изготавливаются путем фотолитографии, когда схема вытравливается на кремниевой пластине, разница лишь в материале".
"Модель, процесс на самом деле одинаковы, все они требуют травления схемы. А травление схемы в массовом производстве невозможно обойтись без литографического станка".
"Поэтому в настоящее время SMIC обрабатывает углеродные чипы, по-прежнему используя метод, аналогичный кремниевым чипам".
Помолчав немного, он посмотрел на углеродный чип, который держал в руке, и продолжил.
"Конечно, мы также организуем людские и материальные ресурсы для разработки технологии, которую вы ожидаете, обходящей литографический станок и использующей другие методы гравировки углеродных чипов".
"Например, методы электродугового разряда, лазерной абляции, химического осаждения из паровой фазы и другие методы для изготовления углеродных чипов".
"Но на данный момент эти технологии еще далеко не так зрелы, как традиционная технология фотолитографии, и процесс изготовления чипов с их помощью больше".
"Например, ранее мы пытались использовать методы электродугового разряда и лазерной абляции для изготовления углеродных чипов, один из них смог достичь микронного уровня, а другой, хотя и достиг нанометрового уровня, но превысил пятьсот нанометров".
"Обойти литографический станок, эту ключевую технологию, для обработки и гравировки углеродных чипов, на данный момент практически невозможно, очень и очень сложно".
Кратко объяснив, Чжао Гуангуй посмотрел на чип в своей руке.
На самом деле, не только он один хочет обойти литографический станок для изготовления углеродных чипов.
Не говоря уже о других, Huawei HiSilicon, SMIC, и даже MediaTek, TSMC, Intel и другие производители полупроводниковых пластин хотят найти способ обойти литографический станок при обработке чипов.
За это время, когда он отвечал за сотрудничество с командами Huawei HiSilicon, SMIC и другими для производства и исследования углеродных чипов, он также консультировался с профессиональными разработчиками чипов по этому вопросу.
Этот путь не так-то прост.
Человечество потратило десятилетия на развитие полупроводников, прежде чем окончательно остановилось на кремниевых чипах.
Причина этого в том, что кремний имеет высокую рентабельность, хорошую химическую стабильность, отличные полупроводниковые свойства, зрелую технологию обработки и т. д.
Особенно важны отличные полупроводниковые свойства.
Кремний является природным полупроводниковым материалом, он имеет высокое сопротивление в чистом виде, а при добавлении небольшого количества примесей (легировании) можно контролировать его электропроводность, тем самым эффективно переключаясь между проводящим и изолирующим состояниями, что является незаменимым свойством при изготовлении чипов.
По сравнению с кремнием, другие материалы имеют свои недостатки в этом отношении.
Например, германиевые чипы, которые люди использовали первыми.
Германий был первым материалом, использованным для транзисторов, но из-за его низкого содержания в земной коре, что приводило к высокой стоимости, и меньшей стабильности, чем у кремния, он постепенно был заменен кремнием.
Или углеродные чипы, которые они разрабатывают сейчас.
Хотя углеродные материалы и обладают некоторыми преимуществами, такими как более высокая скорость работы и более низкое энергопотребление, но их теплопроводность ниже, сложность обработки и стоимость выше, и эти проблемы значительно ограничивают широкое применение углеродных чипов.
Особенно легирование для управления цепями и крупномасштабное расположение углеродных нанотрубок или графеновых листов являются огромными проблемами в процессе производства углеродных чипов.
Для сравнения, преимущества кремниевого материала намного больше.
Хотя монокристаллический кремний высокой чистоты, фоторезист и т. д. являются сложными задачами, но самой большой проблемой все же является литографический станок.
Только самые передовые литографические станки могут производить кремниевые чипы с меньшим количеством нанометров.
Без преувеличения можно сказать, что из всех изученных на сегодняшний день технологий изготовления чипов, кремниевые чипы - самый простой путь.
И даже самый простой путь потребовал почти от всей западной группы интересов + десятилетий, чтобы постепенно, шаг за шагом, совершенствоваться.
Обогнать на повороте, обойти литографический станок и напрямую гравировать и обрабатывать чипы, как это легко.
Можно сказать, что все пути, о которых вы могли подумать, разработчики чипов почти все обдумали и когда-то пробовали.
Хотя литографический станок в настоящее время все еще является проблемой, стоящей перед углеродными чипами, Чжао Гуангуй не слишком беспокоился.
Он улыбнулся и продолжил: "Хотя проблема с литографическим станком велика, на данный момент нам не нужно слишком беспокоиться".
"В стране есть производители, исследующие литографические станки, например, шанхайская компания Shanghai Micro Electronics, у них уже есть зрелая система производства литографических станков. И они разработали четыре серии отечественных литографических станков: 90 нанометров, 110 нанометров, 280 нанометров и 55 нанометров".
"И 28-нанометровый литографический станок, который в настоящее время разрабатывается, также скоро будет готов".
"А что касается углеродных чипов, то превосходство углеродных транзисторов в физических свойствах достаточно, чтобы в определенной степени компенсировать наши недостатки в техпроцессе".
"Теоретически, если мы сможем увеличить количество углеродных транзисторов на квадратный миллиметр до тридцати миллионов, то производительность, которую он покажет, будет достаточной, чтобы сравниться с современными чипами среднего и высокого уровня".
"Это и есть наше следующее основное направление исследований".
Сюй Чуань кивнул и спросил: "И сколько времени нам потребуется, чтобы достичь этой цели?"
Услышав этот вопрос, Чжао Гуангуй тщательно обдумал его и ответил относительно консервативно: "Судя по текущей ситуации, максимум в течение года мы сможем создать углеродный чип, имеющий коммерческую ценность".
"Конечно, я говорю о коммерческой ценности, которая, по крайней мере, может сравниться с уровнем современных кремниевых чипов среднего и высокого уровня".
"Хм"
Подумав немного, Чжао Гуангуй добавил: "Если сравнивать с серией Intel Core, то через год мы сможем производить углеродные чипы, производительность которых достигнет уровня Core 10-го поколения".
"Хотя это и немного отстает от новейших чипов Core 14-го поколения, но с учетом скорости развития углеродных чипов, я уверен, что нам потребуется максимум два-три года, чтобы догнать и даже превзойти их!"