联席会议结束的当天下午,“封装与集成”攻关小组的第一次碰头会,就在“创世”实验室旁边的无尘会议室里召开了。
这间小小的会议室,堪称共和国在计算机与材料科学领域,含金量最高的“作战室”。林浩、孟院士、王总师,三位横跨了老中青三代、代表着不同技术路线的顶尖工程师,第一次坐到了一张工作台前。与他们一同的,还有高翔、徐涛,以及来自超算中心两位最核心的芯片物理设计师。
气氛没有了上午的宏大叙事,取而代之的是一种极致的专注和务实。
“林总指挥,”王总师率先开口,他已经完全进入了工作状态,直接将一块用静电袋密封的黑色芯片放在了桌子中央,“这是‘神威之心’的核心处理器——Sw3231的物理样品。它的具体参数是国家绝密,但用于我们攻关的部分,我已经带来了完整的结构设计图纸。”
他将一台加密笔记本连接到投影仪上,屏幕上立刻出现了一张复杂到极致的芯片内部布线图。数以百计的逻辑单元和缓存模块,通过层层叠叠的铜互连线路交织在一起,构成了一个精密的电子迷宫。
“我们的首要目标,”王总师用激光笔指向了图中负责数据交换的核心总线区域,“就是将这里的、总计一万两千八百条铜质高频数据总线,全部替换为‘冰河一号’超导线路。”
“线宽要求是20纳米,线间距30纳米,总长度累计超过1.2米,全部集成在这块不到两平方厘米的芯片上。并且,”他的语气变得格外严肃,“超导线路的两个端点,必须与下方硅晶体管的钨金属引脚,实现低于1欧姆的‘欧姆接触’。任何一点接触不良,都会导致整个芯片通讯失败。”
这串数字,让高翔和徐涛都感到了巨大的压力。宏观上的一根线缆,和微观上的上万条、纳米级的精密线路,是完全不同的工程概念。
孟院士看着林浩,补充道:“小林,这就是我们面临的第一道考题。图纸和样品都在这里,你们的‘创世’,能在这上面‘绣花’吗?”
林浩的目光始终锁定在那张复杂的布线图上,他的大脑如同最精密的计算机,飞速地将这张二维的图纸,在脑海中重构成一个三维的立体模型。
“能。”他只回答了一个字,却充满了不容置疑的自信。
他转向徐涛:“徐涛,把芯片的GdSII版图文件导入‘创世’的主控系统,建立一个1比1的虚拟基板模型。”
“没问题。”
他又看向高翔:“高师兄,根据王总师提供的钨引脚物理参数,立刻计算出‘冰河一号’与钨金属在零下十度环境下的最佳键合能参数,我们需要找到一个能同时激活两种材料表面原子的最优激光脉冲能量。”
“交给我。”
最后,他看向了孟院士和王总师:“孟院士,王总师,我需要你们的帮助。我需要知道在芯片降温过程中,每一个区域具体的应力分布数据。‘创世’打印的路径,需要根据这个应力分布进行反向优化,在应力集中的区域,我们可以适当增加线路的截面积,或者改变打印的角度,用微观结构来抵消宏观应力。”
孟院士和王总师对视一眼,都看到了彼此眼中的惊讶。
林浩的思路,已经完全超越了单纯的“制造”。他是在将“设计”与“制造”进行实时的、动态的融合。根据芯片本身的物理特性,来反向定制独一无二的制造工艺。这种想法,在传统的芯片制造业里,是根本无法想象的。
“没问题!”王总师立刻回答道,“我们有最完整的有限元分析数据,马上提供给你。”
任务分配完毕,所有人立刻行动起来。庞大的数据流开始在几个小组之间高速传递、碰撞、融合。
接下来的两天,整个“创世”实验室进入了前所未有的高速运转状态。
林浩几乎就住在了实验室里。他和孟院士、王总师一起,对那块小小的芯片进行了上百次不同角度的扫描和分析。高翔和李振国教授的理论组,不眠不休地计算出了上千种可能的激光参数组合。徐涛和吴越老师的软件组,则将这些参数转化为“创世”能够理解的打印指令代码,并进行了上万次的虚拟打印测试。
两天后,一份堪称完美的、融合了两大团队智慧结晶的打印方案,终于新鲜出炉。
攻关小组的所有成员,再次聚集在“创世”机器的主控室里。气氛庄重而肃穆,像是在等待一次火箭的发射。
“第一次试印,我们先不用正式的cpU样品,用一块参数完全相同的‘废片’进行测试。”林浩站在主控台前,进行着最后的检查。
一块表面已经经过特殊处理的测试用硅片,被机械臂精准地送入了“创世”的真空打印仓内。
“真空系统正常。”
“温控系统正常。”
“‘冰河一号’粉末蒸汽源稳定。”
“光学聚焦系统校准完毕。”
林浩深吸一口气,按下了启动按钮。
“打印程序,启动。”
主控室里一片寂静,所有人的目光都死死地盯着屏幕上由扫描探针实时传回的微观影像。
影像中,一束细微到不可见的激光束,如同神明手中的刻刀,开始在硅片表面之上,进行着令人叹为观止的创作。它没有接触硅片,而是精准地作用于由能量场约束着的、悬浮在基板上方的粉末蒸汽云中。
激光所到之处,灰色的粉末蒸汽瞬间凝华,变成了一条闪烁着金属光泽的、极其纤细的线条,精准地“生长”在预定的位置上。激光束的移动快如闪电,一秒钟之内,就有数百条纳米级的超导线路被凭空创造出来。
这个过程,安静,优雅,充满了颠覆性的美感。
孟院士和王总师看得目不转睛,他们一生都在与光刻机打交道,早已习惯了那种复杂、繁琐、充满化学试剂味道的制造过程。而眼前这一幕,干净得像是在进行一场艺术创作,将微观制造的暴力美学,提升到了一个全新的境界。
一个小时后,屏幕上显示出“打印完成”的字样。
真空仓内开始回充氮气,机械臂将那块完成了“绣花”的硅片,稳稳地取出,送入了旁边的在线检测舱。
检测舱内,高精度的扫描电子显微镜(SEm)开始工作。
很快,第一张微观照片,出现在了主屏幕上。
照片上,数万条“冰河一号”超导线路排列整齐,宛如一支整装待发的军队。每一条线路的边缘都极其平滑,宽度和间距与设计图纸上的参数相比,误差低于千分之一。
“形貌完美!”王总师忍不住赞叹道。
但是,当显微镜的倍率进一步放大,聚焦到超导线路与下方钨金属引脚的连接处时,所有人的心都沉了下去。
在那个连接的界面上,出现了一层厚度约有两三个纳米的、呈现出模糊灰影的物质。
“这是……”孟院士皱起了眉头。
“是界面反应层。”高翔的声音有些干涩,“我们的激光能量,在激活‘冰河一号’和钨原子的同时,也让它们之间发生了预料之外的化学反应,形成了一种非晶的、成分复杂的硅酸盐或钨酸盐化合物。”
徐涛立刻调出了该区域的电性能测试数据,结果印证了高翔的判断。
“接触电阻……无穷大。”他的声音里充满了失望,“这层物质,是绝缘的。”
会议室里,一片死寂。
第一次尝试,以一种“完美的失败”告终。
打印出的线路形貌无可挑剔,但最关键的“连接”,却被一层意想不到的隔离层彻底阻断。
这个结果,对所有人的打击都是巨大的。这意味着,他们引以为傲的“创成式”制造,在面对不同材料的界面结合这个最基础的物理化学问题时,同样遇到了无法绕开的障碍。
“怎么会这样……”王总师喃喃自语,“我们的理论计算里,没有考虑到这种强界面反应。”
“这不是理论的错。”高翔解释道,“这是典型的‘多体问题’,当两种以上不同元素的原子在高温高能环境下被强行结合时,其产生的复杂相变,已经超出了我们现有模型的计算能力。我们能算出生死,但算不出这中间的‘爱恨情仇’。”
孟院士的表情变得无比凝重。他知道,这个问题,比之前任何一个都要棘手。它不是工程设计问题,也不是软件算法问题,而是一个直指材料科学最底层的物理化学原理的难题。
如果这个问题解决不了,“铸心计划”,将宣告失败。
会议室里的气氛,压抑到了极点。
就在这时,一直沉默不语的林浩,缓缓地站了起来。他走到白板前,拿起笔,没有画任何复杂的公式,只是画了一个简单的示意图。
图上,是两条平行的线,代表着芯片和超导线路。而在它们之间,他画了一座桥。
“各位,”他转过身,目光扫过所有人因为挫败而显得有些黯淡的脸,“我们似乎都陷入了一个思维定式。”
“我们一直在想,如何让‘冰河一号’和硅基芯片‘完美地接触’在一起。”
“但是……为什么一定要接触呢?”