第257章 在矽片上「繡花」

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  聯席會議結束的當天下午,「封裝與集成」攻關小組的第一次碰頭會,就在「創世」實驗室旁邊的無塵會議室里召開了。

  這間小小的會議室,堪稱共和國在計算機與材料科學領域,含金量最高的「作戰室」。林浩、孟院士、王總師,三位橫跨了老中青三代、代表著不同技術路線的頂尖工程師,第一次坐到了一張工作檯前。與他們一同的,還有高翔、徐濤,以及來自超算中心兩位最核心的晶片物理設計師。

  氣氛沒有了上午的宏大敘事,取而代之的是一種極致的專注和務實。

  「林總指揮,」王總師率先開口,他已經完全進入了工作狀態,直接將一塊用靜電袋密封的黑色晶片放在了桌子中央,「這是『神威之心』的核心處理器——SW3231的物理樣品。它的具體參數是國家絕密,但用於我們攻關的部分,我已經帶來了完整的結構設計圖紙。」

  他將一台加密筆記本連接到投影儀上,屏幕上立刻出現了一張複雜到極致的晶片內部布線圖。數以百計的邏輯單元和緩存模塊,通過層層疊疊的銅互連線路交織在一起,構成了一個精密的電子迷宮。

  「我們的首要目標,」王總師用雷射筆指向了圖中負責數據交換的核心總線區域,「就是將這裡的、總計一萬兩千八百條銅質高頻數據總線,全部替換為『冰河一號』超導線路。」

  「線寬要求是20納米,線間距30納米,總長度累計超過1.2米,全部集成在這塊不到兩平方厘米的晶片上。並且,」他的語氣變得格外嚴肅,「超導線路的兩個端點,必須與下方矽電晶體的鎢金屬引腳,實現低於1歐姆的『歐姆接觸』。任何一點接觸不良,都會導致整個晶片通訊失敗。」

  這串數字,讓高翔和徐濤都感到了巨大的壓力。宏觀上的一根線纜,和微觀上的上萬條、納米級的精密線路,是完全不同的工程概念。

  孟院士看著林浩,補充道:「小林,這就是我們面臨的第一道考題。圖紙和樣品都在這裡,你們的『創世』,能在這上面『繡花』嗎?」

  林浩的目光始終鎖定在那張複雜的布線圖上,他的大腦如同最精密的計算機,飛速地將這張二維的圖紙,在腦海中重構成一個三維的立體模型。

  「能。」他只回答了一個字,卻充滿了不容置疑的自信。

  他轉向徐濤:「徐濤,把晶片的GDSII版圖文件導入『創世』的主控系統,建立一個1比1的虛擬基板模型。」

  「沒問題。」

  他又看向高翔:「高師兄,根據王總師提供的鎢引腳物理參數,立刻計算出『冰河一號』與鎢金屬在零下十度環境下的最佳鍵合能參數,我們需要找到一個能同時激活兩種材料表面原子的最優雷射脈衝能量。」

  「交給我。」

  最後,他看向了孟院士和王總師:「孟院士,王總師,我需要你們的幫助。我需要知道在晶片降溫過程中,每一個區域具體的應力分布數據。『創世』列印的路徑,需要根據這個應力分布進行反向優化,在應力集中的區域,我們可以適當增加線路的截面積,或者改變列印的角度,用微觀結構來抵消宏觀應力。」

  孟院士和王總師對視一眼,都看到了彼此眼中的驚訝。

  林浩的思路,已經完全超越了單純的「製造」。他是在將「設計」與「製造」進行實時的、動態的融合。根據晶片本身的物理特性,來反向定製獨一無二的製造工藝。這種想法,在傳統的晶片製造業里,是根本無法想像的。

  「沒問題!」王總師立刻回答道,「我們有最完整的有限元分析數據,馬上提供給你。」

  任務分配完畢,所有人立刻行動起來。龐大的數據流開始在幾個小組之間高速傳遞、碰撞、融合。

  接下來的兩天,整個「創世」實驗室進入了前所未有的高速運轉狀態。

  林浩幾乎就住在了實驗室里。他和孟院士、王總師一起,對那塊小小的晶片進行了上百次不同角度的掃描和分析。高翔和李振國教授的理論組,不眠不休地計算出了上千種可能的雷射參數組合。徐濤和吳越老師的軟體組,則將這些參數轉化為「創世」能夠理解的列印指令代碼,並進行了上萬次的虛擬列印測試。

  兩天後,一份堪稱完美的、融合了兩大團隊智慧結晶的列印方案,終於新鮮出爐。

  攻關小組的所有成員,再次聚集在「創世」機器的主控室里。氣氛莊重而肅穆,像是在等待一次火箭的發射。

  「第一次試印,我們先不用正式的CPU樣品,用一塊參數完全相同的『廢片』進行測試。」林浩站在主控台前,進行著最後的檢查。


  一塊表面已經經過特殊處理的測試用矽片,被機械臂精準地送入了「創世」的真空列印倉內。

  「真空系統正常。」

  「溫控系統正常。」

  「『冰河一號』粉末蒸汽源穩定。」

  「光學聚焦系統校準完畢。」

  林浩深吸一口氣,按下了啟動按鈕。

  「列印程序,啟動。」

  主控室里一片寂靜,所有人的目光都死死地盯著屏幕上由掃描探針實時傳回的微觀影像。

  影像中,一束細微到不可見的雷射束,如同神明手中的刻刀,開始在矽片表面之上,進行著令人嘆為觀止的創作。它沒有接觸矽片,而是精準地作用於由能量場約束著的、懸浮在基板上方的粉末蒸汽雲中。

  雷射所到之處,灰色的粉末蒸汽瞬間凝華,變成了一條閃爍著金屬光澤的、極其纖細的線條,精準地「生長」在預定的位置上。雷射束的移動快如閃電,一秒鐘之內,就有數百條納米級的超導線路被憑空創造出來。

  這個過程,安靜,優雅,充滿了顛覆性的美感。

  孟院士和王總師看得目不轉睛,他們一生都在與光刻機打交道,早已習慣了那種複雜、繁瑣、充滿化學試劑味道的製造過程。而眼前這一幕,乾淨得像是在進行一場藝術創作,將微觀製造的暴力美學,提升到了一個全新的境界。

  一個小時後,屏幕上顯示出「列印完成」的字樣。

  真空倉內開始回充氮氣,機械臂將那塊完成了「繡花」的矽片,穩穩地取出,送入了旁邊的在線檢測艙。

  檢測艙內,高精度的掃描電子顯微鏡(SEM)開始工作。

  很快,第一張微觀照片,出現在了主屏幕上。

  照片上,數萬條「冰河一號」超導線路排列整齊,宛如一支整裝待發的軍隊。每一條線路的邊緣都極其平滑,寬度和間距與設計圖紙上的參數相比,誤差低於千分之一。

  「形貌完美!」王總師忍不住讚嘆道。

  但是,當顯微鏡的倍率進一步放大,聚焦到超導線路與下方鎢金屬引腳的連接處時,所有人的心都沉了下去。

  在那個連接的界面上,出現了一層厚度約有兩三個納米的、呈現出模糊灰影的物質。

  「這是……」孟院士皺起了眉頭。

  「是界面反應層。」高翔的聲音有些乾澀,「我們的雷射能量,在激活『冰河一號』和鎢原子的同時,也讓它們之間發生了預料之外的化學反應,形成了一種非晶的、成分複雜的矽酸鹽或鎢酸鹽化合物。」

  徐濤立刻調出了該區域的電性能測試數據,結果印證了高翔的判斷。

  「接觸電阻……無窮大。」他的聲音里充滿了失望,「這層物質,是絕緣的。」

  會議室里,一片死寂。

  第一次嘗試,以一種「完美的失敗」告終。

  列印出的線路形貌無可挑剔,但最關鍵的「連接」,卻被一層意想不到的隔離層徹底阻斷。

  這個結果,對所有人的打擊都是巨大的。這意味著,他們引以為傲的「創成式」製造,在面對不同材料的界面結合這個最基礎的物理化學問題時,同樣遇到了無法繞開的障礙。

  「怎麼會這樣……」王總師喃喃自語,「我們的理論計算里,沒有考慮到這種強界面反應。」

  「這不是理論的錯。」高翔解釋道,「這是典型的『多體問題』,當兩種以上不同元素的原子在高溫高能環境下被強行結合時,其產生的複雜相變,已經超出了我們現有模型的計算能力。我們能算出生死,但算不出這中間的『愛恨情仇』。」

  孟院士的表情變得無比凝重。他知道,這個問題,比之前任何一個都要棘手。它不是工程設計問題,也不是軟體算法問題,而是一個直指材料科學最底層的物理化學原理的難題。

  如果這個問題解決不了,「鑄心計劃」,將宣告失敗。

  會議室里的氣氛,壓抑到了極點。

  就在這時,一直沉默不語的林浩,緩緩地站了起來。他走到白板前,拿起筆,沒有畫任何複雜的公式,只是畫了一個簡單的示意圖。

  圖上,是兩條平行的線,代表著晶片和超導線路。而在它們之間,他畫了一座橋。

  「各位,」他轉過身,目光掃過所有人因為挫敗而顯得有些黯淡的臉,「我們似乎都陷入了一個思維定式。」

  「我們一直在想,如何讓『冰河一號』和矽基晶片『完美地接觸』在一起。」

  「但是……為什麼一定要接觸呢?」

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