浙江杭州,西湖大學。
這裏是中國新型研究型大學的代表,雖然校園不大,但藏龍臥虎。
林遠和顧盼走進了一間看似普通的實驗室。門口掛著個牌子:“拓撲光子學研究中心”。
推開門,裏麵黑漆漆的。
隻有幾束綠色的鐳射,在空氣中交織成一張複雜的網。
一個穿著拖鞋、頭髮亂得像雞窩的年輕人,正蹲在地上,盯著一束光發獃。
他叫楚風。
天才,瘋子,光子學界的“魔術師”。
“楚博士,”林遠喊了一聲。
楚風沒理他,手裏拿著一麵小鏡子,擋在光路上,讓光折射了一個角度。
“不對……還是漏了。”楚風喃喃自語,“這彎轉得太急,光子全甩出去了。”
“楚博士,我是江南之芯的林遠。”
“沒空。”楚風頭也不回,“我在解題。別拿凡人的事來煩我。”
顧盼有點生氣:“嘿,你這人……”
林遠攔住顧盼,走到楚風身邊,蹲下,看著那束光。
“你想讓光轉個90度的直角彎,而且一點能量都不損耗?”
楚風終於轉過頭,看了林遠一眼,眼神像看白癡。
“廢話。晶片要做小,光路就得摺疊。現在的光子晶片,為了讓光拐彎,得畫一個很大的弧線。這太佔地方了。”
“我想讓它像電路一樣,直角轉彎。但這違揹物理常識。”
“光是有慣性的。你硬讓它拐彎,它就撞牆,散了。”
“除非……”
“除非什麼?”林遠問。
“除非你能給光修一條帶有護欄的高速公路。”
楚風在地上畫了個圖。
“拓撲保護。”
“簡單說,就是造一種特殊的材料結構。這種結構,對光來說,隻有一條路可走。”
“哪怕路是彎的,是打結的,甚至是斷的。”
“光也隻能沿著這條路跑,絕對跑不出去!”
“就像高速公路上的護欄,把車死死擋在路中間!”
“那你造出來了嗎?”林遠問。
“沒。”楚風把手裏的鏡子一扔,一臉頹廢。
“理論我有。但是,造不出來。”
“為什麼?”
“因為路不平。”
實驗室,顯微鏡下。
楚風指著一塊廢棄的晶片樣品。
“你看這條光路。”
那是在矽片上刻出來的一條溝槽,寬隻有幾百納米。
肉眼看,它直得像尺子畫的,邊緣光滑如鏡。
但是,在電子顯微鏡下。
那溝槽的邊緣,就像是鋸齒。
坑坑窪窪,凹凸不平。
“這就是問題。”楚風嘆氣。
“我們要利用拓撲效應鎖住光,要求結構的精度必須達到原子級。”
“哪怕邊緣有一個原子的突起,光撞上去,就會發生散射。”
“對於光來說,這些微小的鋸齒,就是路上的巨石。”
“光在裏麵跑,一路磕磕碰碰。”
“還沒拐彎呢,能量就撞沒了。”
“這是加工精度的死結。”
“現在的光刻機和刻蝕機,雖然能刻出5納米的線,但刻出來的邊緣,總是毛毛糙糙的。”
“就像是用大斧頭去削鉛筆,怎麼可能削得光滑?”
死局。
理論是完美的,但手藝跟不上。
林遠看著那條“鋸齒路”。
“既然刻不平……”
“那我們就抹平它。”
“抹平?”楚風愣了,“拿砂紙磨?這可是納米級的溝,砂紙伸不進去。”
“不用砂紙。”
林遠想起了之前在江鋼修補壓縮機葉輪,還有在電池廠做塗層的經驗。
“楚博士,你裝修過房子嗎?”
“沒。”
“牆上如果有坑,怎麼弄平?”
“刮膩子。”
“對!”林遠眼睛一亮。
“我們給這條光路,刮一層原子膩子。”
“找一種特殊的材料。”
“把它變成氣體,或者是極稀的液體。”
“讓它流進那條溝裡。”
“它會自動填滿那些坑坑窪窪的地方。”
“等它幹了,路不就平了嗎?”
楚風皺眉:“可是,填進去的東西,得跟原來的材料光學性質一樣啊!折射率得一致,否則光照樣會散射。”
“那就用同一種材料。”
林遠看向王海冰。
“我們現在的波導是矽做的。”
“那我們就用非晶矽來填坑!”
“用原子層沉積技術!”
“但這有個問題,”王海冰提醒道,“ALD是均勻生長的。它會在凸起的地方長,也會在凹進去的地方長。”
“最後長出來,還是不平的。”
“就像你在波浪地上鋪地毯,鋪完了還是波浪。”
林遠沉默了。
確實,ALD是保形的。它不會自動填坑。
“那我們就讓它流起來。”
“流?”
“對。”
林遠眼中閃過一絲瘋狂。
“我們用鐳射迴流。”
“先把非晶矽鋪上去。”
“然後,用一束極細的、能量極高的鐳射,掃過邊緣。”
“讓那層非晶矽,瞬間熔化!”
“變成液體!”
“液體有表麵張力。”
“在張力的作用下,它會自動收縮,把凸起拉平,把凹坑填滿!”
“就像水流過沙地,自動變平一樣!”
楚風聽得目瞪口呆。
“在納米尺度上搞熔化迴流?這控製難度太大了!溫度稍微高一點,整個晶片結構就塌了!”
“我們有盤古。”林遠自信地說。
“讓AI去控製鐳射的功率和路徑。”
“在0.001秒內,完成熔化和冷卻。”
“隻燙皮,不傷骨!”
江州,PFL實驗室。
楚風帶著他的理論,加入了林遠的團隊。
裝置搭建好了。
一台高精度的飛秒鐳射器,對準了晶片上的光路邊緣。
“開始!”
鐳射像手術刀一樣,在隻有幾百納米寬的邊緣上劃過。
“滋”
沒有聲音,隻有顯微鏡下的影象在變。
原本鋸齒狀的邊緣,在鐳射掃過的一瞬間,變得模糊、圓潤。
就像被火烤過的蠟燭邊緣。
“停!”
鐳射熄滅。
冷卻。
再看顯微鏡。
“平了!”顧盼驚呼。
那條原本像鋸齒一樣的線,現在變成了一條完美的直線。
粗糙度:0.1納米。
比鏡子還平!
“神乎其技……”楚風看著螢幕,手都在抖。
“這簡直是原子級拋光。”
“有了這條路,我的光,就能跑起來了!”
路修平了。
接下來,就是見證奇蹟的時刻。
楚風設計了一個極其複雜的“光子迷宮”。
在一個指甲蓋大小的晶片上,光路摺疊了一千次。
全是直角彎。
如果用以前的技術,光轉兩個彎就沒影了。
“通光!”
鐳射射入入口。
所有人都屏住呼吸,盯著出口的探測器。
一秒。
兩秒。
“滴!”
探測器亮了!
訊號強度:95%!
經過一千次直角轉彎,光訊號依然強勁!幾乎沒有損耗!
這意味著什麼?
這意味著,原本需要像書本一樣大的光子晶片。
現在可以摺疊起來。
變成像指甲蓋一樣小!
體積縮小了100倍!
“成功了!”
楚風激動得抱住了林遠。
“林董,你把我的理論,變成了現實!”
“這下,我們可以把光子晶片,塞進手機裡,塞進眼鏡腿裡了!”
就在大家歡呼的時候。
警報燈又亮了。
這次不是光路問題。
是熱。
因為光路摺疊了一千次,雖然單次損耗很小,但加起來,熱量還是堆積在了一個極小的點上。
晶片變得滾燙。
“溫度:80度……90度……”
“散熱跟不上了!”王海冰喊道。
之前的“金剛石 液態金屬”散熱方案,是針對大晶片設計的。現在晶片變小了100倍,熱密度反而增加了100倍!
這就像把以前分散的火苗,聚成了一個噴槍。
金剛石底座雖然導熱快,但熱量傳導需要麵積。現在接觸麵積太小,熱量“堵”在晶片裡出不去。
“必須在晶片內部散熱。”
林遠盯著發紅的晶片。
“不能隻靠底座。”
“要在晶片的肚子裏,修水管!”
“什麼?”大家愣了。
“微流道冷卻。”
林遠在白板上畫圖。
“我們在光路和光路之間的空隙裡。”
“刻出無數條微米級的水渠。”
“讓冷卻液,直接流進晶片的心臟裡!”
“就像人體的毛細血管一樣,遍佈全身!”
“帶走每一處的熱量!”
“可是……”王海冰為難,“這工藝太複雜了。要在幾百納米的光路旁邊挖水溝,萬一漏水了,光路就廢了。”
“而且,什麼液體能鑽進這麼細的管子還能流動?水肯定不行,張力太大,流不動。”
林遠沉思片刻。
“不用水。”
“用超臨界流體。”
“什麼?”
“二氧化碳。”
林遠解釋道:
“把二氧化碳加壓,加溫。”
“它會變成一種既像氣,又像液的東西。”
“它像氣體一樣,能鑽進極細的縫隙。”
“又像液體一樣,能帶走大量的熱!”
“我們在晶片裡,通超臨界二氧化碳!”
“這叫氣態洗澡!”
這是一個瘋狂的工程。
在比頭髮絲還細的晶片內部,不僅要修光路,還要修水路。
稍有不慎,就會塌方。
但在“盤古”的精確計算和“雷神”封裝機的微操下。
第一塊“內冷式摺疊光子晶片”誕生了。
它看起來像一塊透明的水晶,但裏麵佈滿了複雜的管道。
“通氣!”
高壓二氧化碳注入。
“開機!”
光路點亮。
熱量剛一產生,就被流動的流體帶走。
核心溫度:40度。
穩如泰山!
“完美……”
楚風看著這塊晶片,簡直像是在看神跡。
“這已經不是晶片了。”
“這像是一個有血管、有神經的生物。”
晶片做小了,也做涼了。
“玲瓏”二代晶片,正式定型。
體積:5mmx5mm。
算力:相當於以前的大板磚。
功耗:手機電池能帶得動。
“這下,天眼眼鏡可以做成隱形眼鏡那麼大了。”顧盼高興地說。
“而且,可以裝進手機裡,甚至裝進耳機裡。”
“耳機?”
“對。”林遠說。
“以前的耳機隻能聽歌。”
“現在的耳機,裝上這個晶片。”
“它能實時翻譯全世界的語言。”
“它能聽懂你的情緒。”
“它甚至能幫你接電話,應付騷擾電話。”
“這叫真·智慧穿戴。”
林遠看著手裏的小晶片。
他知道,這東西一旦量產,整個消費電子行業都要變天。
蘋果、三星、高通,他們的那些矽基晶片,在這個光子怪物麵前,就是算盤和計算機的區別。
“準備釋出會吧。”
林遠收起晶片。
“這次,我們要讓全世界看看。”
“什麼叫降維打擊。”
然而,就在這時。
林遠的電話響了。
是一個久違的號碼。
是燕清源。
“林遠,”燕清源的聲音聽起來很疲憊,但也帶著一絲幸災樂禍。
“你別得意太早。你雖然搞定了技術,搞定了生產,但你忘了原材料。”
“什麼原材料?鎵?鍺?光刻膠?我們都有啊。”
“不。”
燕清源冷笑。
“是沙子。”
“石英砂。”
“你之前在東海縣搞的那個提純法,雖然能用,但產量太低。”
“現在,你的產能擴大了十倍。”
“東海縣的礦挖空了。”
“而且,”燕清源頓了頓。
“國土資源部剛剛發文。”
“為了保護環境,全國範圍內暫停所有新的石英礦開採審批。”
“你沒米下鍋了。”
林遠心裏一沉。
千算萬算,沒算到石頭不夠用了。
沒有高純石英,就做不出光子波導,也做不出掩膜版。
晶片廠,又要停擺?
“不。”
林遠看向窗外。
“既然地上的石頭挖完了……”
“那我們就人造石頭。”
“人造?”顧盼問,“石頭還能造?”
“能。”
林遠眼中閃過一絲精光。
“沙子的成分是什麼?二氧化矽。”
“這東西,地球上到處都是。稻殼裏有,甚至空氣裡的灰塵裡都有。”
“我們要搞矽迴圈,去把那些廢棄的太陽能板,全給我收回來!那些板子上,全是最高階的提純矽!那是城市礦山。”
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