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第589章 摩爾定律和半導體工藝制程

第589章 摩爾定律和半導體工藝制程

朱靖垣看着周圍的人,他們表現出來的進入思考狀态的反應,說明自己已經讓他們都有了興趣。

然後,朱靖垣自己也有了别樣的思考。

在說到那麽多遊戲題材的時候,朱靖垣陡然想到了遊戲内容管理。

也就是說,哪些内容可以做,哪些内容不能做,什麽樣的内容可以賣給什麽樣的人。

例如前世歐美的分級制度。

朱靖垣又立刻想到了電影方面的内容管理。

電影産業的事情都是自己爺爺搞的,自己在這個過程中基本沒有參與過。

自己爺爺撒手人寰之後,這個産業也就沒人專門盯着了,說不定什麽時候就會牛馬叢生。

自己這個皇帝是時候專門去指導一下了。

這個時代的人,肯定想象不到,當教育更加普及了,網絡也全面鋪開了之後,社會上可能會出現的影響。

民間的各色人等,都有機會在公衆面前粉墨登場的時候,他們能夠搞出什麽樣的幺蛾子。

自己這個過來人要做的事情,就是提前做出限制,把他們可能會搞的事情給劃好規則和邊界,不能随便胡搞亂搞。

小說、詩詞、戲曲、電影、遊戲的内容管理,應該是非常類似且應該盡可能統一的。

最先能夠被普通人接觸,并且産生影響的,很可能是網絡上的小說,同樣要專門提前安排一下。

于是朱靖垣吩咐身邊的大學士牛鑒,讓他回頭發個通知,讓禮部的下午到文華殿開會。

然後朱靖垣繼續處理眼前的事情,繼續了解這幾年的半導體産業的成果。

情況講的差不多了之後,朱靖垣讓所有人在社稷庫内大堂内集合,舉行了一個封賞和計劃宣講會。

所有參與人員都是幹自己的本職工作,現在也沒機會直接升級職位。

但是,對于管理者而言,這種攻關工作都會積累資曆。

負責過開拓性的項目攻關的主管,後續在晉升的排序中會提高優先度。

所以朱靖垣首先發了一份紀念證書,還讓禮部列了一個“半導體産業開拓者”名單存檔。

同時,對于所有的普通工作者而言,也要另外給更加實在的獎勵。

也就是俸祿的升級和直接的獎金。

發完了獎勵之後,朱靖垣把主要負責人召集到一個會議室,開始安排後續的新任務。

安排半導體産業下一個階段的發展方向和計劃。

最關鍵的當然是工藝制程。

隻有工藝制程提上去了,才能在有限的空間堆砌更多的晶體管,才有迅速提升芯片性能的可能。

朱靖垣不準備提去參考摩爾定律,不準備自己專門說個晶體管多久能夠翻倍的定論。

因爲摩爾定律首先本身就并不是科學上講的“定律”。

戈登·摩爾對當時半導體産業的情況做了總結,然後按照總結對未來發展做的預測或者說是規劃。

但是他的這個預測和規劃,在某種程度上變成了行業标準。

同時也是行業口号。

半導體産業肇始于美利堅這個商業社會,最初的行業環境可以說是非常混亂的。

沒有統一的行業标準,沒有規範的産業鏈,廠商的競争同樣混亂。

摩爾的“單位面積的晶體管每兩年翻一倍”的結論,随着intel的巨大影響力慢慢成了行業标準。

首先intel自己以兩年爲單位,制定後續的生産和升級計劃。

微處理器本來就是整個半導體産業的核心。

與intel合作的下遊半導體廠商,都要配合intel的生産和升級計劃。

他們要在最合适的時間點上完成訂單。

就隻能與按照intel相同的時間節點,制定自己的生産和升級計劃,好讓自己的節奏與intel對齊。

這些廠商會相互影響,後來加入的廠商也會受到影響。

最終的結果,就是讓整個産業的絕大部分廠商,都默認以兩年爲周期,完成一輪生産和升級計劃。

否則自己跟不上别人的節奏,或者是别人跟不上自己的節奏。

無論哪一種情況,都會導緻供應鏈出問題,産品不能按時生産出來,或者部分配件生産出來等其他配件。

這其實就是一個不斷循環的“兩年計劃”逐步擴展到了全行業。

如果在其他的特定行業内,也有類似intel這種頂級上遊廠商,能夠在産業内擁有絕對影響力。

其他的上下遊廠商都要配合他的生産計劃。

那這個産業内部也很可能會實際上存在類似的“行業定律”。

因爲這其實是一個供應鏈周期。

但是這個不标準的定律當然是有用的,而且用處非常的大。

大家統一兩年升級一次,采用相對近似而且足夠大的升級幅度,能夠非常方便的互相配合。

所有廠商都能夠比較順暢的協調配合,整個産業的發展也不會亂套。

還能催促落後的廠商盡可能追趕上整個行業的節奏。

在半導體産業方興未艾的時代,處于藍海狀态的半導體和處理器行業競争激烈而且混亂。

Intel憑借固定兩年周期的摩爾計劃,引導一系列下遊廠商進入了自己的節奏。

然後intel憑借完善穩定的供應鏈體系,最終殺出重圍并站穩了腳跟。

最終讓intel成了整個微處理器領域内絕對的行業領導者。

這又反過來讓摩爾定律持續不斷地延續下去。

這個兩年爲周期的摩爾計劃,同時還能形成巨大的投資吸引力。

如果這些半導體廠商,向傳統投資者介紹自己的技術和設想的細節的話,傳統投資者可能會聽的一頭霧水。

但是他們現在說:我們的産品兩年升級一輪,性能兩年提升一倍,成本兩年下降一半。

這就與那些投資宣講會上的“目标”就非常的類似了。

所有人都能聽得懂了。

最關鍵的是,整個産業的發展和升級速度,确實能夠完成他們宣稱的目标。

晶體管的密度真的兩年就能翻一倍。

他們甚至能夠持續數十年始終保持這個升級速度。

這就讓所有沒有經驗的投資者都相信,投資這個産業絕對不會虧。

所以摩爾定律雖然不是科學規律,隻是經驗總結和發展計劃周期,但是卻發揮了宛如定律的作用。

極大的推動了半導體産業的持續穩定發展,擴大了半導體産業的影響力。

形成了一個事實上的行業發展标準。

那麽現在的大明?

大明本來就有各種各樣的計劃,不需要專門喊一個兩年計劃的口号。

與此同時,大明目前的整個半導體産業,都完全在大明皇室和朝廷的完全掌控之中。

所有的廠商都是同一個系統内的,本來就在理所當然的互相配合。

也不需要專門喊口号讓大家保持同步。

最後,摩爾既然是供應鏈周期和行業口号,并且在數十年内都基本保持住了。

那這個速度就不是半導體産業升級速度的極限。

肯定是留有餘量的。

最起碼,在持續四十年的時間内,intel自己顯然是留有餘量的。

不然intel也不會有牙膏廠的綽号。

在曆史上,摩爾在1965提出的口号,是一年翻一倍。

後來可能是發現這個速度難以實現,或者其他的廠商可能跟不上,就在1975年改成了兩年翻一倍。

到了1997年的時候,他再次做了非正式的折中化修正,改成了一年半翻一倍。

實際上從七十年代開始算起,直到新世紀初的總共四十年裏面,晶體管的增加速度都是兩年翻一倍。

大明現在的情況與另一個世界截然不同。

半導體産業有大明皇帝和朝廷直接的推動,無論是資金和政策都是完全敞開了供應的。

相應人員不需要考慮想辦法拉投資。

還有新産業集團統一協調研發和生産節奏,不需要在多方廠商關系協調上浪費時間。

關鍵有大明皇帝直接給出的正确方向。

所以大明有機會直接實現單位面積晶體管數量一年翻一倍的目标。

在這個内部會議上,朱靖垣按照自己前世的經驗,把自己知道的可能有效的技術方向都列出來。

讓汪萊安排多組人員分頭去攻關這些技術。

首先提出步進式光刻機的設計邏輯,提出微縮光刻的技術方向。

原有的光刻工藝中,物理機械手段直接生産的電路闆的母版,其精度是有其極限同時也相對不容易提升的。

但是可以通過曲面透鏡投影縮放的方式,照着大模闆來生産更小的芯片。

要求光學廠商配合研發更高精度的鏡頭。

然後直接提出浸潤式光刻技術的邏輯,讓工匠從一開始就直接去走浸潤式光刻的方向。

按照光刻機的邏輯,光源的波長越短,就能夠生産出制程越小的芯片。

但是又不能無限短,最短的X射線會直接穿過物體,導緻無法通過透鏡和反射來縮放圖紙。

隻能在工藝水平大幅度提升後,用在少數有特殊需求的半導體産品上。

常規光源的升級過程,就是不斷地尋找無限接近X射線,但是又不能出現X射線現象的光源的過程。

最早的光刻機光源是可見的藍光,波長是450納米,實現了微米級的工藝。

在微縮光刻時代,迅速轉入不可見的紫外光時代。

波長降低到了365納米,實現了800納米到280納米的工藝。

之後很長的一段時間内,就是在紫外光的範圍内,持續不斷地縮短波長。

直到波長爲193納米的節點的時候,已經可以用來生産280納米到65納米制程芯片了。

如果按照這個方向繼續下去,本來應該去尋找波長157納米的光源,開始生産45納米及以下的芯片。

但是當時的光源開發公司,在研制波長157納米的光源時遇到了困難,或者說是瓶頸。

當時的光刻機産業的領頭羊尼康在157納米光源上頭鐵了很久。

而台積電的林本堅發現了另外一個方向。

光進入水中時會發生折射,光源的波長也會有相應的縮短。

所以193納米的光穿過一層水之後,就有了等效于134納米波長光源的效果。

于是,台積電和阿斯麥爾合作,以林本堅提出的方向爲目标,研發出了浸潤式光刻機。

意思就是泡在水裏面光刻。

繼續使用193納米的光源,推動芯片制程從45納米繼續上升,最終的極限做到了7納米工藝。

直到深入5納米制程範圍的時候,193納米的深紫外光源才徹底走到了盡頭。

半導體産業不得不嘗試更換波長13.5納米的極紫外光源。

所以對于大明而言,當然可以盡快用攻關浸潤式光刻技術,但是在新光源的研究上也要不斷努力。

另外,前世所有用過的已經成功的路,當然是已經确定可行的路。

前世沒有采用的道路,也未必是不可行的。

以現在大明的資源,對于後世出現過其他方案,也可以讓工部有選擇嘗試。

說不定能夠實現比原有道路更好的效果呢?

比如說“同步輻射光源”設施,本身作爲一個其他方面的科研設施,其原理使得其能放出各種波長的光。

包括最爲接近X光的“極紫外光”。

實際上,曆史上早期的光刻機技術驗證,也曾經用過同步輻射光源去做研究和驗證。

但是同步輻射光源的性質注定了難以商業化。

大明這邊也可以嘗試,建設大規模的同步輻射光源,在它的基礎和原理上讨論,各種光源和光刻的可行性。

同時它也可以繼續作爲科研設備持續運轉。

還有其他的更加具體的細節,比如提升性能的銅導線工藝,提升效率的雙件工作台設計等等。

朱靖垣把自己能想到的都依次列舉出來,作爲自己的不确定的設想。

讓工部和半導體司安排人員去做攻關和驗證。

在這樣的基礎上,朱靖垣對工部、半導體司、工匠們提出了更加具體的研發目标。

首先是最重要和最核心的工藝制程和中央處理器。

兩年之内完成一微米工藝的普及和量産,同時完成下一代的通用微處理器的開發。

新處理的性能目标是每秒計算次數不低于一千萬次。

最好是達到每秒五千萬次,也就是接近于386甚至486,或者是第一代PS遊戲機的水平。

同時要求,它必須是六十四位微處理器,開發代号也因此直接确定爲六十四。

按照朱靖垣的計劃,六十四位處理器開發完成之後,将會開始主動向民用市場推廣,主動開發更多民用設備。

大明的半導體産業構建方式,與曆史上的美利堅完全不同。

美利堅作爲一個商業社會,就算是官方主導的項目,通常也是軍方出錢出技術,讓民間廠商去完成産品開發。

這種模式的優勢是非常明顯的。

最終産品的類似産品,以及開發過程中産生的技術,能夠更快的進入民用市場。

會有很多商人想盡一切辦法,把他們的商品推給任何有購買力的人,這非常有利于新産品的迅速推廣。

他們的理論利潤是沒有明顯限制的。

在很多時候,這種市場的運轉狀态,是非常接近充分競争狀态的。

但是缺點也同樣明顯。

缺乏引導的藍海市場競争會出現各種各樣的混亂。

很容易出現劣币驅逐良币的情況,甚至可能出現模仿者幹死原創的情況。

通常要經過長期的厮殺,等到有少數擁有絕對優勢的廠商,聯合起來勉強控制大部分市場的時候。

才有可能形成相對穩定的秩序和行業标準。

因爲在市場處于混戰狀态的時候,廠商之間基本上是誰也不服誰的。

任何單個沒有優勢的廠商,想要主導行業内的标準的時候,都可能有其他廠商反對和搗亂。

在此之前,不直接掌握行業資源的官方,也沒有能力要求所有廠商執行某種标準。

但是到了這個時候,寡頭壟斷甚至絕對壟斷應該也已經形成了。

市場的充分競争狀态也就不複存在了。

比如Intel的摩爾定律成爲了行業标準之後,所有廠商都要以兩年爲周期制定開發計劃。

就算是朝廷的反壟斷法,都可能已經無法撼動這些壟斷廠商的地位了。

罰款對他們而言不痛不癢,朝廷還沒有能力真的徹底關閉他們。

在朱靖垣的記憶之中,類似的事情已經重演過很多次了。

在第二次工業革命之後,在沒有限制的充分競争環境下,非常容易誕生寡頭甚至絕對壟斷廠商。

美利堅朝廷對intel、微軟、高通無能爲力。

在計算機産業内,Intel、amd、nvidia雖然是三家公司,但是相互之間有股權交叉和專利交叉授權。

他們之間還會理所當然的演雙簧,依靠壟斷地位交替收割巨額利潤。

其實,在國家看來,收割高額利潤不是不行,關鍵是競争放緩之後,技術進步也同時放緩了。

你來我往的輪番擠牙膏就會成爲市場上的常态。

這是無法接受的。

大明的半導産業是完全官方主導,并且由官方機構和廠商完成的。

目前完全沒有任何民間廠商直接參與。

朱靖垣作爲最終決策者,如果沒有主動将相關産品向民用市場投放,那民用市場就基本不會受到影響。

普通人甚至可能不知道有相關的東西存在。

這種模式的缺點當然很明顯。

早期的市場競争不充分,沒有理論上無限的商業利潤驅動,開發人員升級和推廣産品的積極性不高。

等到官方廠商想要向民間推廣的時候,也需要時間和成本讓民間廠商和用戶接受。

當然,這種模式優點也同樣明顯,那就是技術和标準的可控性。

朱靖垣理所當然的計劃,就是把産業的主流産品和行業标準,都培育和規劃到相對成熟的狀态。

同時等到官方廠商的産品,能夠滿足朝廷和官營廠商的需求之後,再在合适的時間向不受限制的民間市場推廣。

當民間廠商參與這個産業的時候,整個行業相關的标準和規範都已經确定下來了。

而且執行相關标準的官方機構占據着絕對的主動權。

基礎專利,典型設計,标準方案,通用系統,全都會掌握在朝廷、官營财團、皇家産業的體系中。

民間廠商要加入這個産業,就必須按照已經形成的行業标準去做事情。

就如同朱靖垣在航空行業起步的時候做的一樣。

最爲理想的結果,就是在放開行業門檻之後,實現良性的充分競争。

現實中當然不可能有絕對的完美結果,但是本着求其上得其中的方向走也顯然是正确的。

重要性排在微處理器之後的是賬表芯片,也就是DRAM内存芯片。

同樣要求在兩年之内,完成二十五萬六千字的芯片的量産,按照1024進制就是256K,相當于前世的512KB。

其次是要在兩年内,開發出第一代專用的圖像、音頻、網絡處理芯片,也就是顯卡、聲卡、網卡。

然後是容量更大,存儲密度更到的硬盤,争取将容量提升到十億字(1G)。

最後是另外成立幾個新團隊,完成光盤、閃存、數碼相機、液晶顯示屏相關的技術驗證,拿出基本的産品來。

(本章完)

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