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第511章 無法跳躍的光刻機疊代

2024-11-17 11:02:08 作者: 雲空行
  對於亮劍世界的民眾來說,這近幾年來東大的震驚實在給人太多了,讓人有些目不暇接,到現在都有些審美疲勞的感覺。

  航空母艦的問世,其實也就喧囂了一天就重新歸於平靜。

  畢竟比起把人送到太空中來說,這個航空母艦的問世對於普通人遠遠沒有那麼大的衝擊力。

  甚至人們都刻意忽略了這個。

  因為有沒有這個,大家早就清楚東大非常不好惹。

  所以對於東大的第一艘航空母艦,也就是淺淺驚訝一下就完事了。

  他們甚至都感覺不到東大民眾對這個航空母艦的激情。

  當然,東大的航空母艦對於亮劍世界來說早就不是什麼秘密,畢竟一開始東大方面就沒有躲藏著搞的意思,甚至還把約翰牛都拉進來貢獻了一把自己的技術。

  所以這個進度什麼的,世界上各個主要大國其實心知肚明。

  只不過下水後,對於亮劍世界的諸國大人物們來說,東大的這個進度似乎有點快,3年多的時間就搞定一艘航空母艦,這效率簡直有些堪比二戰時期的流氓鷹了!

  要知道這可不是那種商船改造的簡易護航航母,是真正的從頭設計的戰爭怪獸!

  不過任重沒管這些,軍事方面完成了最後一環的布局,這艘從頭到尾設計的新航母,等於是將任重辛辛苦苦從主世界搬運過來的航母資料差不多都用上了。

  接下來的這個團隊也算是有了一個實操的過程,將一艘新時期全新的現代化航空母艦完全摸了一遍。

  可以說除了艦載機和航電方面還有些不可逾越的時代差異,在動力方面,艦載機數量、甲板設計、彈射和攔阻等方面來說,現在的燕都號航空母艦不輸給現代任何的航母了。

  等於是為東大爭取了半個多世紀的時間提前進入到航母時代。

  有了這個開始,未來的東大海軍再無瓶頸,從大黑魚、大驅、兩棲攻擊艦到航空母艦,一應俱全,從質量來說已經開始完全超出了現在的任何對手。

  只是在數量上沒有人多,但是在質量上只會超越。

  所以對於軍事方面的發展,任重到了現在,總算是可以完全交給下屬的團隊他們自己去疊代了!

  接下來他們的硬骨頭應該就是都卜勒雷達到相控陣雷達的不斷努力,將航電進一步提升,然後在驅動方面進一步優化疊代新型的燃機和核動力堆,以及超大型柴油機這樣的動力機械,把能量利用效率不斷提升到新的高度。

  從技術演變的技術路線規劃上,任重這邊已經給了他們足夠多的資料。

  所以,在深思熟慮之後,任重在清理了手中的多個技術發展路徑後,毅然決然地將他的戰略目光重新聚焦於電子工業這一至關重要的領域。

  儘管當前光刻機技術已取得了突破性進展,邁入了全新的2微米時代,為286晶片的生產孕育了新的生產設備,但在任重那閱盡主世界科技發展史的深邃眼光中,這僅僅是電子工業蓬勃發展的萌芽階段。

  286電腦,在漫長的計算機發展歷程中,不過是微不足道的一瞬。它標識著個人電腦從最初的萌芽走向初步的應用,但遠未達到技術的巔峰。目前東大方面剛剛研發的光刻機,即便是最新型號,在任重的主世界視角看來,也不過是史前文物般的存在,那些古老的設備在主世界幾乎難以尋覓其蹤跡,只能在塵封的歷史資料中偶爾一窺其貌。


  真正引領電子工業步入現代化的光刻機,其發展歷程遠比想像中複雜而輝煌。

  第一代現代化GLINE光刻機的誕生,這才真正標誌著半導體製造技術實現了歷史上的第一次飛躍。它們採用了g-Line光源,波長為436nm,這一技術革新使得0.8至0.35微米製程的晶片生產成為可能。對應的設備就是第一代現代化接觸式和接近式光刻機,為486及以後新型CPU的製造開闢了新的天地。

  在早期的CPU製造工藝中,1微米工藝最多就能支撐386級別CPU的生產,而0.8微米製程的成熟,才標誌著486時代的到來。若要進一步跨越到586奔騰級別的CPU,製程必須進化至0.35微米,這無疑是半導體製造領域的一次巨大挑戰。

  然而,就當前亮劍世界中的東大CPU光刻機技術發展而言,它們還遠遠沒有觸及現代化光刻機的門檻。

  2微米製程,在任重眼中,不過是史前時代的遺物。未來的道路,還有整整四代不同光源光刻機技術的難關等待攻克,每一步都充滿了未知與挑戰。

  第二代光刻機,以i-Line為光源,波長縮短至365nm,技術上的進步使得0.8至0.25微米製程的晶片生產得以實現。這一製程水平,在主世界中,對應著奔騰III CPU的輝煌時代。奔騰III,作為英特爾公司的一款經典產品,不僅在性能上實現了顯著提升,更在半導體製造工藝上樹立了新的標杆。

  緊接著,第三代光刻機採用了KrF光源,波長進一步縮短至248nm,工藝節點提升至180至130nm水平。這一技術革新,為第一代和第二代奔騰4的生產提供了有力支持。180nm製程工藝的第一代奔騰4 Willamette,以及隨後一年採用130nm製程工藝的第二代奔騰4處理器Northwood,都是這一技術進步的產物。它們不僅提升了CPU的性能,更推動了整個半導體製造業的發展。

  而第四代光刻機,則是光刻技術發展歷程中的一個極為重要里程碑。ArF(DUV)光源的引入,使得波長縮短至193nm,並通過技術創新將實際波長利用率提升至134nm,這個技術就是著名的浸潤式光刻技術,它使ArF光刻水平進一步提高:通過投影物鏡下方和晶圓間充滿水,由於水的折射率和玻璃接近(在193nm波長中,折射率空氣=1,水=1.44,玻璃約為1.5),從投影物鏡射出的光進入水介質後,折射角較小,光可以正常從物鏡中折射出來。ArF光源加浸潤技術實際等效的波長為193nm/1.44=134nm。

  這一充滿天才構想的技術突破,使得130nm後的廣泛現代化製程得以實現,最先進位程甚至可以提升至7nm的水平(當然在這樣極限制程下良品率遠遠比不過EUV光刻機)。這一代光刻機,是目前主世界使用最廣泛、最具代表性的一代。從第三代奔騰4開始,絕大部分CPU、GPU和內存顆粒晶片的生產,都是由這一代光刻機完成的。在任重的主世界中,這也是目前東大方面能掌握的最強制程技術。

  然而,挑戰並未就此止步。第五代光刻機,以EUV為光源,波長縮短至13.5nm,使用的是極紫外光技術。這一技術革新,使得製程節點可以達到14nm到3nm水平,是當前市場上最為先進的產品之一。在主世界中,它被譽為最強的光刻機,廣泛應用於最新的CPU和GPU的生產中。這一技術的出現,不僅推動了半導體製造業的又一次飛躍,更為未來的科技發展奠定了堅實的基礎。

  面對如此艱巨的任務,任重深知,如果按部就班去突破,恐怕對於亮劍世界的東大來說有些走彎路了。

  g-Line光源雖然說實現上面更加符合亮劍世界的技術背景,不過i-Line光源來說,這多少有點重複研發的意思,所以在接下來的光刻機演變中,任重決定從技術上直接挑戰i-line光源的第二代光刻機,這個技術路線最終能夠衝擊到0.25微米的極限,生產奔騰III這樣現代化的CPU,在這個水平上,基本可以實現任重構想中網絡時代需要的多媒體展現的性能要求。

  不過這樣一來,技術難度就直線上去了。

  現代化的晶片製造工藝,不說晶圓生產,僅僅是晶片製造就包括了初步氧化、塗光刻膠、曝光、顯影、刻蝕、離子注入等多個複雜的工藝流程。

  這些工藝流程中需要用到的設備種類繁多,包括氧化爐、塗膠顯影機、光刻機、薄膜沉積設備、刻蝕機、離子注入機、拋光設備、清洗設備和檢測設備等專業步驟,事實上就是最後的封裝測試也不簡單。

  這也就是任重為啥不能一步到位直接干DUV的原因之一,因為在現階段跨越太多了實在辦不到!

  現在的這些設備哪怕原理方面的資料任重都可以拿到手,但是不能帶著原型產品到亮劍世界的話,短時間內根本沒法將那麼複雜的東西研究出來,要知道一台DUV包含了10多萬個零部件!這比造原子彈來說實在是複雜太多了!

  這還是硬體方面的,還有軟體系統方面的,也需要時間進行沉澱,培養真正的頂級計算機科學家!

  任重可以帶著頂級的小型機電腦到亮劍世界創建東大的第五區和第九區這樣特殊的研發特區,部署下一個真正在主世界都堪稱現代化的開發環境,但是專家的培養可不是一朝一夕就能成功的。

  現在第五區和第九區之間,除了在研究驗證新產品的正常研發之外。

  任重這邊還招收了一大幫數學和物理方面的天才,這些人是按照計算機系統專家在進行深入培養,任重用了主世界的頂級計算機和工控教材,經過了重新編輯PDF文檔後,消除掉了主世界儘可能多的痕跡,配合提供的諸如μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS、mbed OS、RTX、Vxworks、QNX、NuttX這類型的實時作業系統,鴻蒙開源系統這樣的大型分布式系統,以及DOS、Linux開源伺服器和桌面系統等諸多系統原始碼來供這些種子選手們進行學習和驗證。

  這些計算機潛在的種子們,在這樣的環境下,瘋狂投入到了邊看邊學習邊引進消化中的進程。

  這一支由頂尖科學家和工程師組成的研發團隊,除了從學校遴選,還從各行各業挑選有悟性的天才出來,所以這個團隊成員來自不同的領域,最終他們將會把自己學習到的東西應用到自己的行業中去。

  只不過現在亮劍世界的晶片能力還不夠強,試驗這些系統和想法的板塊和晶片,任重都要從主世界中帶入,好在晶片的重量不大,在亮劍世界完成了主世界電路板塊設計內容後,任重帶入亮劍世界的就是晶片為主,而不是像最初那樣必須帶入完整的板卡。

  正是有了主世界的供應,讓第五區和第九區的這些專家們在計算機技術方面突飛猛進,晶片設計進展速度甚至超越了主世界摩爾定律!

  一年不到就會疊代出來新一代晶片,因為現在的晶片設計程序亮劍世界同主世界基本上一致,任重從主世界花大價錢購買晶片設計的全套軟體!


  對於數以十億集成電路晶片設計都能支撐下來的設計軟體,面對286/386這樣的幾十萬電路的小場面就更不在話下了。

  不僅僅沿著X86的技術路線在極速演進,另外一個技術路線方向上面,基於ARM和RISC-V開源架構也在不斷演進中,因為這兩種可以直接買到源頭設計的資料和電路圖,相比X86路線來說,任重在這條技術路線上可以走得更快速些!

  不過現在買的ARM和RISC-V設計資料對於亮劍設計的加工工藝來說,還是太高端了!

  基本上市面上入門級別的工控晶片,哪怕是stm32 Cortex-M3低端晶片,它的製造工藝都要求達到130nm的水平才行。

  所以在晶片這塊,任重面臨的任務實在太多了。

  而且跨代研究後,其中涉及到絕大部分技術和設備對於亮劍世界都是超綱,根本沒有辦法讓他們自己解決。

  不僅僅是光刻晶片工藝這邊,在晶圓生產上面又是一個新的挑戰。

  晶圓製造涉及多個步驟,包括晶圓生長、切割、清洗、蝕刻、化學機械拋光、光刻等,每一個步驟都需要嚴格控制條件,其中有著很強的自動化控制需求,在早期8080晶片製造中,東大研究出來初代的三英寸晶圓,但是在進一步8086晶片中進化到了4英寸晶圓上面。

  要想進一步生產386和486級別的晶片,基本上要用到6英寸晶圓,到了奔騰晶片級別就要8英寸的晶圓才能發揮出來良品率。

  只是晶片製造基礎材料方面必須要跟進的技術進步,否則空有極好的光刻機都沒有什麼用。

  然而現在無論是光刻機也好,還是晶片基礎材料晶圓的製備研究也好,每一代疊代進化需要的研發費用都是在數量級的增加中。

  任重要推動這整個行業技術的發展,中間環環相扣還有好多相互制約的條件需要克服。

  比如DUV這樣精細控制設備,需要更加性能強的工控系統,這種工控系統就需要處理性能更強的晶片支撐,現在的8086晶片比起主世界的STM32 F3的功能都要弱,所以沒法完成這種工控系統。

  要想解決這個問題那就必須先想法生產古早前的光刻機比如1微米工藝光刻機,造出來比8086更強的晶片,比如386或者486級別,然後用這樣的晶片生產的工控系統來匹配生產更強的光刻機,比如0.35微米光刻機出來!

  這樣就有能力生產奔騰級別的晶片,利用新的奔騰晶片再開發可以控制著0.13微米工藝的新設備出來,如此循環幾次後,這樣才能生產類似stm32 Cortex-M3晶片級別的嵌入式系統,讓工控系統可以慢慢進化到主世界現在的水平上面。

  這一環接著一環,都是無法一蹴而就的,起碼得十多年二十多年才行。

  可以說跳級發展太難了。

  (本章完)


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