第五八九章 摩尔定律和半导体工艺制程
大明1805正文卷第五八九章摩尔定律和半导体工艺制程朱靖垣看着周围的人，他们表现出来的进入思考状态的反应，说明自己已经让他们都有了兴趣。 然后，朱靖垣自己也有了别样的思考。 在说到那么多游戏题材的时候，朱靖垣陡然想到了游戏内容管理。 也就是说，哪些内容可以做，哪些内容不能做，什么样的内容可以卖给什么样的人。 例如前世欧美的分级制度。 朱靖垣又立刻想到了电影方面的内容管理。 电影产业的事情都是自己爷爷搞的，自己在这个过程中基本没有参与过。 自己爷爷撒手人寰之后，这个产业也就没人专门盯着了，说不定什么时候就会牛马丛生。 自己这个皇帝是时候专门去指导一下了。 这个时代的人，肯定想象不到，当教育更加普及了，网络也全面铺开了之后，社会上可能会出现的影响。 民间的各色人等，都有机会在公众面前粉墨登场的时候，他们能够搞出什么样的幺蛾子。 自己这个过来人要做的事情，就是提前做出限制，把他们可能会搞的事情给划好规则和边界，不能随便胡搞乱搞。 、诗词、戏曲、电影、游戏的内容管理，应该是非常类似且应该尽可能统一的。 最先能够被普通人接触，并且产生影响的，很可能是网络上的，同样要专门提前安排一下。 于是朱靖垣吩咐身边的大学士牛鉴，让他回头发个通知，让礼部的下午到文华殿开会。 然后朱靖垣继续处理眼前的事情，继续了解这几年的半导体产业的成果。 情况讲的差不多了之后，朱靖垣让所有人在社稷库内大堂内集合，举行了一个封赏和计划宣讲会。 所有参与人员都是干自己的本职工作，现在也没机会直接升级职位。 但是，对于管理者而言，这种攻关工作都会积累资历。 负责过开拓性的项目攻关的主管，后续在晋升的排序中会提高优先度。 所以朱靖垣首先发了一份纪念证书，还让礼部列了一个“半导体产业开拓者”名单存档。 同时，对于所有的普通工作者而言，也要另外给更加实在的奖励。 也就是俸禄的升级和直接的奖金。 发完了奖励之后，朱靖垣把主要负责人召集到一个会议室，开始安排后续的新任务。 安排半导体产业下一个阶段的发展方向和计划。 最关键的当然是工艺制程。 只有工艺制程提上去了，才能在有限的空间堆砌更多的晶体管，才有迅速提升芯片性能的可能。 朱靖垣不准备提去参考摩尔定律，不准备自己专门说个晶体管多久能够翻倍的定论。 因为摩尔定律首先本身就并不是科学上讲的“定律”。 戈登·摩尔对当时半导体产业的情况做了总结，然后按照总结对未来发展做的预测或者说是规划。 但是他的这个预测和规划，在某种程度上变成了行业标准。 同时也是行业口号。 半导体产业肇始于美利坚这个商业社会，最初的行业环境可以说是非常混乱的。 没有统一的行业标准，没有规范的产业链，厂商的竞争同样混乱。 摩尔的“单位面积的晶体管每两年翻一倍”的结论，随着intel的巨大影响力慢慢成了行业标准。 首先intel自己以两年为单位，制定后续的生产和升级计划。 微处理器本来就是整个半导体产业的核心。 与intel合作的下游半导体厂商，都要配合intel的生产和升级计划。 他们要在最合适的时间点上完成订单。 就只能与按照intel相同的时间节点，制定自己的生产和升级计划，好让自己的节奏与intel对齐。 这些厂商会相互影响，后来加入的厂商也会受到影响。 最终的结果，就是让整个产业的绝大部分厂商，都默认以两年为周期，完成一轮生产和升级计划。 否则自己跟不上别人的节奏，或者是别人跟不上自己的节奏。 无论哪一种情况，都会导致供应链出问题，产品不能按时生产出来，或者部分配件生产出来等其他配件。 这其实就是一个不断循环的“两年计划”逐步扩展到了全行业。 如果在其他的特定行业内，也有类似intel这种顶级上游厂商，能够在产业内拥有绝对影响力。 其他的上下游厂商都要配合他的生产计划。 那这个产业内部也很可能会实际上存在类似的“行业定律”。 因为这其实是一个供应链周期。 但是这个不标准的定律当然是有用的，而且用处非常的大。 大家统一两年升级一次，采用相对近似而且足够大的升级幅度，能够非常方便的互相配合。 所有厂商都能够比较顺畅的协调配合，整个产业的发展也不会乱套。 还能催促落后的厂商尽可能追赶上整个行业的节奏。 在半导体产业方兴未艾的时代，处于蓝海状态的半导体和处理器行业竞争激烈而且混乱。 intel凭借固定两年周期的摩尔计划，引导一系列下游厂商进入了自己的节奏。 然后intel凭借完善稳定的供应链体系，最终杀出重围并站稳了脚跟。 最终让intel成了整个微处理器领域内绝对的行业领导者。 这又反过来让摩尔定律持续不断地延续下去。 这个两年为周期的摩尔计划，同时还能形成巨大的投资吸引力。 如果这些半导体厂商，向传统投资者介绍自己的技术和设想的细节的话，传统投资者可能会听的一头雾水。 但是他们现在说：我们的产品两年升级一轮，性能两年提升一倍，成本两年下降一半。 这就与那些投资宣讲会上的“目标”就非常的类似了。 所有人都能听得懂了。 最关键的是，整个产业的发展和升级速度，确实能够完成他们宣称的目标。 晶体管的密度真的两年就能翻一倍。 他们甚至能够持续数十年始终保持这个升级速度。 这就让所有没有经验的投资者都相信，投资这个产业绝对不会亏。 所以摩尔定律虽然不是科学规律，只是经验总结和发展计划周期，但是却发挥了宛如定律的作用。 极大的推动了半导体产业的持续稳定发展，扩大了半导体产业的影响力。 形成了一个事实上的行业发展标准。 那么现在的大明？ 大明本来就有各种各样的计划，不需要专门喊一个两年计划的口号。 与此同时，大明目前的整个半导体产业，都完全在大明皇室和朝廷的完全掌控之中。 所有的厂商都是同一个系统内的，本来就在理所当然的互相配合。 也不需要专门喊口号让大家保持同步。 最后，摩尔既然是供应链周期和行业口号，并且在数十年内都基本保持住了。 那这个速度就不是半导体产业升级速度的极限。 肯定是留有余量的。 最起码，在持续四十年的时间内，intel自己显然是留有余量的。 不然intel也不会有牙膏厂的绰号。 在历史上，摩尔在1965提出的口号，是一年翻一倍。 后来可能是发现这个速度难以实现，或者其他的厂商可能跟不上，就在1975年改成了两年翻一倍。 到了1997年的时候，他再次做了非正式的折中化修正，改成了一年半翻一倍。 实际上从七十年代开始算起，直到新世纪初的总共四十年里面，晶体管的增加速度都是两年翻一倍。 大明现在的情况与另一个世界截然不同。 半导体产业有大明皇帝和朝廷直接的推动，无论是资金和政策都是完全敞开了供应的。 相应人员不需要考虑想办法拉投资。 还有新产业集团统一协调研发和生产节奏，不需要在多方厂商关系协调上浪费时间。 关键有大明皇帝直接给出的正确方向。 所以大明有机会直接实现单位面积晶体管数量一年翻一倍的目标。 在这个内部会议上，朱靖垣按照自己前世的经验，把自己知道的可能有效的技术方向都列出来。 让汪莱安排多组人员分头去攻关这些技术。 首先提出步进式光刻机的设计逻辑，提出微缩光刻的技术方向。 原有的光刻工艺中，物理机械手段直接生产的电路板的母版，其精度是有其极限同时也相对不容易提升的。 但是可以通过曲面透镜投影缩放的方式，照着大模板来生产更小的芯片。 要求光学厂商配合研发更高精度的镜头。 然后直接提出浸润式光刻技术的逻辑，让工匠从一开始就直接去走浸润式光刻的方向。 按照光刻机的逻辑，光源的波长越短，就能够生产出制程越小的芯片。 但是又不能无限短，最短的x射线会直接穿过物体，导致无法通过透镜和反射来缩放图纸。 只能在工艺水平大幅度提升后，用在少数有特殊需求的半导体产品上。 常规光源的升级过程，就是不断地寻找无限接近x射线，但是又不能出现x射线现象的光源的过程。 最早的光刻机光源是可见的蓝光，波长是450纳米，实现了微米级的工艺。 在微缩光刻时代，迅速转入不可见的紫外光时代。 波长降低到了365纳米，实现了800纳米到280纳米的工艺。 之后很长的一段时间内，就是在紫外光的范围内，持续不断地缩短波长。 直到波长为193纳米的节点的时候，已经可以用来生产280纳米到65纳米制程芯片了。 如果按照这个方向继续下去，本来应该去寻找波长157纳米的光源，开始生产45纳米及以下的芯片。 但是当时的光源开发公司，在研制波长157纳米的光源时遇到了困难，或者说是瓶颈。 当时的光刻机产业的领头羊尼康在157纳米光源上头铁了很久。 而台积电的林本坚发现了另外一个方向。 光进入水中时会发生折射，光源的波长也会有相应的缩短。 所以193纳米的光穿过一层水之后，就有了等效于134纳米波长光源的效果。 于是，台积电和阿斯麦尔合作，以林本坚提出的方向为目标，研发出了浸润式光刻机。 意思就是泡在水里面光刻。 继续使用193纳米的光源，推动芯片制程从45纳米继续上升，最终的极限做到了7纳米工艺。 直到深入5纳米制程范围的时候，193纳米的深紫外光源才彻底走到了尽头。 半导体产业不得不尝试更换波长13.5纳米的极紫外光源。 所以对于大明而言，当然可以尽快用攻关浸润式光刻技术，但是在新光源的研究上也要不断努力。 另外，前世所有用过的已经成功的路，当然是已经确定可行的路。 前世没有采用的道路，也未必是不可行的。 以现在大明的资源，对于后世出现过其他方案，也可以让工部有选择尝试。 说不定能够实现比原有道路更好的效果呢？ 比如说“同步辐射光源”设施，本身作为一个其他方面的科研设施，其原理使得其能放出各种波长的光。 包括最为接近x光的“极紫外光”。 实际上，历史上早期的光刻机技术验证，也曾经用过同步辐射光源去做研究和验证。 但是同步辐射光源的性质注定了难以商业化。 大明这边也可以尝试，建设大规模的同步辐射光源，在它的基础和原理上讨论，各种光源和光刻的可行性。 同时它也可以继续作为科研设备持续运转。 还有其他的更加具体的细节，比如提升性能的铜导线工艺，提升效率的双件工作台设计等等。 朱靖垣把自己能想到的都依次列举出来，作为自己的不确定的设想。 让工部和半导体司安排人员去做攻关和验证。 在这样的基础上，朱靖垣对工部、半导体司、工匠们提出了更加具体的研发目标。 首先是最重要和最核心的工艺制程和中央处理器。 两年之内完成一微米工艺的普及和量产，同时完成下一代的通用微处理器的开发。 新处理的性能目标是每秒计算次数不低于一千万次。 最好是达到每秒五千万次，也就是接近于386甚至486，或者是第一代ps游戏机的水平。 同时要求，它必须是六十四位微处理器，开发代号也因此直接确定为六十四。 按照朱靖垣的计划，六十四位处理器开发完成之后，将会开始主动向民用市场推广，主动开发更多民用设备。 大明的半导体产业构建方式，与历史上的美利坚完全不同。 美利坚作为一个商业社会，就算是官方主导的项目，通常也是军方出钱出技术，让民间厂商去完成产品开发。 这种模式的优势是非常明显的。 最终产品的类似产品，以及开发过程中产生的技术，能够更快的进入民用市场。 会有很多商人想尽一切办法，把他们的商品推给任何有购买力的人，这非常有利于新产品的迅速推广。 他们的理论利润是没有明显限制的。 在很多时候，这种市场的运转状态，是非常接近充分竞争状态的。 但是缺点也同样明显。 缺乏引导的蓝海市场竞争会出现各种各样的混乱。 很容易出现劣币驱逐良币的情况，甚至可能出现模仿者干死原创的情况。 通常要经过长期的厮杀，等到有少数拥有绝对优势的厂商，联合起来勉强控制大部分市场的时候。 才有可能形成相对稳定的秩序和行业标准。 因为在市场处于混战状态的时候，厂商之间基本上是谁也不服谁的。 任何单个没有优势的厂商，想要主导行业内的标准的时候，都可能有其他厂商反对和捣乱。 在此之前，不直接掌握行业资源的官方，也没有能力要求所有厂商执行某种标准。 但是到了这个时候，寡头垄断甚至绝对垄断应该也已经形成了。 市场的充分竞争状态也就不复存在了。 比如intel的摩尔定律成为了行业标准之后，所有厂商都要以两年为周期制定开发计划。 就算是朝廷的反垄断法，都可能已经无法撼动这些垄断厂商的地位了。 罚款对他们而言不痛不痒，朝廷还没有能力真的彻底关闭他们。 在朱靖垣的记忆之中，类似的事情已经重演过很多次了。 在第二次工业革命之后，在没有限制的充分竞争环境下，非常容易诞生寡头甚至绝对垄断厂商。 美利坚朝廷对intel、微软、高通无能为力。 在计算机产业内，intel、amd、nvidia虽然是三家公司，但是相互之间有股权交叉和专利交叉授权。 他们之间还会理所当然的演双簧，依靠垄断地位交替收割巨额利润。 其实，在国家看来，收割高额利润不是不行，关键是竞争放缓之后，技术进步也同时放缓了。 你来我往的轮番挤牙膏就会成为市场上的常态。 这是无法接受的。 大明的半导产业是完全官方主导，并且由官方机构和厂商完成的。 目前完全没有任何民间厂商直接参与。 朱靖垣作为最终决策者，如果没有主动将相关产品向民用市场投放，那民用市场就基本不会受到影响。 普通人甚至可能不知道有相关的东西存在。 这种模式的缺点当然很明显。 早期的市场竞争不充分，没有理论上无限的商业利润驱动，开发人员升级和推广产品的积极性不高。 等到官方厂商想要向民间推广的时候，也需要时间和成本让民间厂商和用户接受。 当然，这种模式优点也同样明显，那就是技术和标准的可控性。 朱靖垣理所当然的计划，就是把产业的主流产品和行业标准，都培育和规划到相对成熟的状态。 同时等到官方厂商的产品，能够满足朝廷和官营厂商的需求之后，再在合适的时间向不受限制的民间市场推广。 当民间厂商参与这个产业的时候，整个行业相关的标准和规范都已经确定下来了。 而且执行相关标准的官方机构占据着绝对的主动权。 基础专利，典型设计，标准方案，通用系统，全都会掌握在朝廷、官营财团、皇家产业的体系中。 民间厂商要加入这个产业，就必须按照已经形成的行业标准去做事情。 就如同朱靖垣在航空行业起步的时候做的一样。 最为理想的结果，就是在放开行业门槛之后，实现良性的充分竞争。 现实中当然不可能有绝对的完美结果，但是本着求其上得其中的方向走也显然是正确的。 重要性排在微处理器之后的是账表芯片，也就是dram内存芯片。 同样要求在两年之内，完成二十五万六千字的芯片的量产，按照1024进制就是256k，相当于前世的512kb。 其次是要在两年内，开发出第一代专用的图像、音频、网络处理芯片，也就是显卡、声卡、网卡。 然后是容量更大，存储密度更到的硬盘，争取将容量提升到十亿字。 最后是另外成立几个新团队，完成光盘、闪存、数码相机、液晶显示屏相关的技术验证，拿出基本的产品来。