一个接一个的克服,能做到微米级的步进式光刻机打造出来后,芯片印刷上的难题都迎刃而解。
按照原历史,华国本来也在1965年,由华国科学院微电子研究所和申海光学仪器厂一起合作,研发出了华国第一台65型接触式光刻机。
《19561967年科学技术发展远景规划纲要里关于半导体技术制定的计划,几乎都实现了。
只是现在,因为有了更具体的目标。
65式这种只是基于研发的机器是肯定无法满足。
华国和东德合作,造出来要更符合实际生产需要,已经和原本1985年才搞出来的分步光刻机相差不大了。
剩下的就是高纯度的硅,国内硅片常含杂质。
进口高纯硅受限。
从区域精炼工艺到炉子改造,再到温度精准监控。
这些都无法依赖东德,只能靠自己。
树莓派在这个过程中起到了巨大作用。
改进后的区域精炼设备,如果只考虑温度控制系统,这套基于树莓派计算打造的温度控制系统,比德州仪器的还要更先进。
不过越是研发,华国科研人员内心的紧迫感就更甚。
毕竟整个51区知道树莓派存在的人里,从上到下,没有一个会觉得树莓派只有华国有。
大家都很清楚,阿美莉卡也有,而且只会更多。
在这样的想法下,他们都以为自己只是接近阿美莉卡最先进水平。
压根想不到,他们基于便携式计算机打造的整套技术,有不少都站在了世界先进水平。
光刻、刻蚀和互连工艺是集成电路制造的核心,过去华国缺乏相关经验。
光刻掩模对准困难,刻蚀深度难以控制,金属互连常出现断路或短路。
dtl电路逻辑功能验证了,但良率太低,互连问题始终无法解决。
金属沉积的均匀性不够。
图案的精度不够。
他们几乎是在和时间赛跑。
最终,终于在去年年底的时候,成功在一平方厘米的硅片上制造出包含七个晶体管、一个二极管、七个电阻和六个电容的集成电路,采用二极管晶体管逻辑设计。
而现在,整个51区要检验的是m01整体。
简朴的实验室中,钱院长和华罗庚作为代表受邀审视新研发的m01便携式计算器。
实验室的木桌上摆放着m01,一台约15厘米长、8厘米宽、3厘米厚的灰色塑料设备,配备红色led显示屏和35个按键。
按键上标注着数字、运算符以及“sin”、“cos”、“ln”等数学符号。
旁边是一迭技术文档,记录着研发过程中的试验数据。
钱院长拿起m01,仔细端详其按键布局,红色led显示屏在灯光下微微闪烁。
他转向王守武,语气中带着期待:“守武,这台m01据说能媲美西方的先进计算器,能否展示一下它的功能?”
王守武点头,打开设备,显示屏亮起,显示“0”。
他自信道:“当然,院长。
这台计算器不仅能进行加减乘除,还支持三角函数、对数和指数运算。我们来计算30度的正弦值。”
他按下“30”键,然后按“sin”键,显示屏迅速显示“0.50”。
华罗庚推了推眼镜,专注地观察结果,问道:“结果准确,反应很快。能否再试试更复杂的运算,比如e的2次方?”
王守武输入“2”,然后按“e^”键,显示屏显示“7.39”。
华罗庚微微点头:“与理论值吻合,小数点后两位的精度,足够满足当前需要了。”
王守武接着说:“如果不考虑运算时间的话,我们能从后台把它调整到,精度是小数点后四位。
我们在说明书上也会有具体调节系统计算精度的说明”
钱院长将m01放回桌上,双手交叉,沉思片刻后说:“这台设备体积小巧,却能完成如此复杂的计算,对各类工程和现实工作都意义重大。工程师们在现场需要快速计算轨道参数,它可以大大提高效率。”
华罗庚补充道:“从数学角度看,这台计算器对教育也很重要。学生可以用它验证数值计算,研究人员也能用它探索数学模型。”
大家内心闪过相似的念头。
那就是华国这几年在半导体领域的进步实在太大了。
短短五年时间,小小一台便携式计算器的计算能力已经远远超过了之前第一台计算机。
正是因为51区不断有奇迹诞生,所以燕京才会加大对51区的投入。
对于华国而言,光是气象精准预测减小的农业、工业损失,都足够对51区的投入了。
王守武继续介绍:“m01使用我们自主研发的集成电路,每块芯片包含数百个晶体管。
另外我们还优化了算法,比如采用cordic算法来实现三角函数的高效计算。”
王守武知道在座都是知道树莓派,他接着说:“本来我们不想弄的这么复杂。
但用过那玩意,我们是真忍受不了一个计算器只能算加减乘除。
我们想方设法都要把一些更复杂函数计算给加上。
最开始没人觉得我们能做到,大家都没有什么信心。
但我们的目标是复刻那玩意,要是连多功能的计算器都搞不定,还谈什么复刻那玩意?”
钱院长眼中闪过一丝赞赏:“从简单的晶体管到这样的集成电路,短短几年内取得如此进步,真是了不起。你们遇到了哪些主要困难?”
王守武:“最大的挑战是芯片的小型化和功耗控制。我们的光刻技术有限,掩模对准精度不足,良率一度很低。此外,led显示屏的驱动电路设计也颇费周折。
不过最大的好处在于,通过m01的研发,我们可以明确,那玩意就是晶体管极端的小型化后的产物。
它可能有数十亿的晶体管。
而我们要往这个方向前进,光刻几乎是唯一一条路。”
在场的人听到复刻树莓派,听到数十亿个晶体管在一张小小的“卡片”上,原本的喜悦一下又冲淡了很多。
因为他们实在没有把握。
甚至会产生怀疑,人类真的能做到吗?
华罗庚转移话题道:“算法方面如何确保精度?科学函数的计算需要复杂的近似方法。”
王守武回答:“我们参考了泰勒级数和cordic算法,针对硬件限制进行了优化。虽然显示屏精度有限,可能会出现微小舍入误差,但对实际应用影响不大。”
钱院长问道:“这台计算器的生产计划如何?能否快速推广到科研和工业领域?”
王守武说:“我们正在优化生产工艺,目前月产量在1000台,今年内应该能提升到一万台。
我们和燕京那边沟通的结果是一半出口,一半我们自己用。
这玩意即便是我们51区也能用得上,更别说其他科研单位、高校、企业和机关单位了。”
华罗庚问:“后续开发更高级的版本,比如增加方程求解或统计功能,这个在你们的进度计划里什么时候能实现?”
王守武不假思索道:“因为这涉及更复杂的系统,涉及更多的晶体管,我们的计划是三年内,三年内能够造出和ibm机器类似的大型计算机,五年内能追上ibm公开发售最先进的大型计算机。”
钱院长很是欣慰:“m01是我们技术研发突破的一个缩影。它证明了我们有能力突破创造世界级的技术,有能力造出世界级的产品。”
有m01在,去燕京述职,简直不要太有底气。
王守武接着说:“我有一个建议,那就是这玩意真的是我们领先全球。
里面用到的发光二极管,逻辑电路设计,晶体管集成化水平,都远超我们在电子杂志上看到的硅谷水平。
我们真不能再主动定低价了。
燕京方面的同志和我说,希望能定一个五百美元的价格,说这个价格一定会大卖。
但我们不需要这样的大卖。
要是只卖五百美元,那还不如英格兰远远落后于我们的机器价格。
前两年我们要低价出售,是因为我们的产品没有名气,是因为我们的产品有竞争对手。
国际上做收音机的厂商很多,我们需要制定一个低价产品,给别人一个选择我们的理由。
但是这次真的不需要了。
我们推出的就是世界独一无二的产品。
我们比英格兰、阿美莉卡、法兰西的同行都要更领先。
如果我们现在再定低价,这真的是损人不利己的行为。
按照一万台一个月,一半出口,一半国内的定价标准,一台两千美元,都只会供不应求。”
钱院长神情沉重:“好,我尽量。”
因为他知道这不是简单的经济问题。
或者在当下,就不存在单纯的经济问题。
莱比锡春季贸易博览会,华国代表团如约而至。
今年的莱比锡贸易博览会和往年不同,今年是该贸易博览会800周年纪念,是东德的重大事件。
而华国在来之前就已经充分和东德方面沟通过,华国代表团提前到东德,把m01展示给了东德看。
克劳斯·穆勒手中握着m01便携式科学计算器,内心掀起一阵难以平复的震动。
这款来自中国的设备,小巧精致,配备红色led显示屏和35个按键,能执行加减乘除、三角函数、对数和指数等复杂科学计算。
对于穆勒来说,这不仅是一台计算器,更是一个超乎想象的技术奇迹。
因为在1965年,即便是西方最先进的计算器也未能达到如此水平。
光是这块红色二极管的显示器,在专业人士看来就已经是黑科技了。
整个自由阵营的计算器和m01比起来成为傻大粗了。
过去大家一直用傻大粗来形容socialism阵营的产品,结果在华国产品面前,自由阵营的计算器不堪一击
穆勒轻轻按下“30”键,再按“sin”键,显示屏迅速亮起,显示出“0.500”。
他又输入“2”并按下“e^”键,结果“7.389”几乎瞬间显现。
这种精度和运算速度让穆勒的眉头紧锁,眼中闪过不可思议。
他低声自语:“这怎么可能?”
在东德,计算技术仍停留在真空管和早期晶体管阶段,集成电路还是一个遥远的概念。
m01显然运用了先进的半导体技术。
这种技术差距让穆勒感到震惊。
因为和华国的技术合作是他一手推动的,他明明记得他们和华国合作的是光学。
而光学他们甚至都只造了光学镜头和一些零部件给华国。
作为半导体领域的专家,穆勒深知m01背后蕴含的意义。
他仔细观察设备的外观:轻巧却坚固,按钮按下时发出清脆的“咔哒”声,显示屏的数字清晰而明亮。
显示屏甚至都和市场上阴极管截然不同。
由此可见华国人不仅掌握了集成电路技术,可能在硅基材料上取得了突破。
他喃喃道:“他们的半导体技术究竟达到了什么程度?”
无论答案是什么,这都意味着华国在技术上已远超东德的预期。
明明大家一起合作,你却已经起飞了。
这虽然不是计算机,但华国能造出如此先进的计算器,难道他们造不出同样先进的计算机吗?
这种猜测让穆勒感到无法接受。
他心想,会不会和华国合作光学也是一种错误,以及他们到底要怎么把华国的半导体技术给买过来。
ogas计划这个旨在通过计算机网络整合东欧经济的宏伟蓝图,最大的难点就在于足够先进的硬件支持。至少工程师们是这么认为,技术能解决绝大部分问题。
而m01的出现让这一愿景变得触手可及。
他想象着,如果东德能获得华国的半导体技术,ogas的计算能力将大幅提升,经济数据能够实时交换,资源分配更加高效。
但问题是苏俄能强买强卖,东德又靠什么强买强卖呢?
这样的问题让他内心感到焦虑不已。
这台小小的计算器不仅震撼了他的内心,更点燃了他对华国技术的渴望。
他意识到,这不是一件孤立的展品,而是一个信号,socialism国家有能力在科技领域挑战自由阵营。
m01的小巧和强大功能在东德引起了剧烈反响,从政府官员到科学家再到工程师,但凡见过这玩意的,都不敢相信这是华国造的电子产品。
所以这次的莱比锡贸易博览会给了华国中心位置和最显眼位置的海报。
莱比锡贸易博览会在老博览会场举行,电子展厅向来是焦点。
展厅内,巨大的混凝土拱顶下,各国展台展示着晶体管收音机、电视机和早期计算机。
东德风格的建筑装饰以红色和金色为主,横幅上写着“socialism科技进步”等口号。
华国展台位于电子展厅东南角,设计简洁而醒目。红色幕布上,金色汉字写着国名。
展台中央,一台m01计算器置于玻璃罩下,红色led显示屏在灯光下闪烁。旁边的海报用德语和中文介绍:“m01:便携科学计算器——加减乘除、三角函数、对数、指数”。
海报上由东德艺术家绘制科学家使用m01的插图,背景是实验室和火箭发射场景,象征其在科研和国防中的应用。
因为最显眼的海报、小巧奇特的外观、计算器上科学计算符号,因此从开幕第一天起就引来了广泛关注。
几乎所有的访客都要在华国展台驻足停留。
一开始,西欧代表们难以相信眼前所见。
英格兰资深工程师眯着眼睛,低声说道:“这不可能是真的,太小了,不像是功能完整的机器。”
他们怀疑这只是个模型,是华国人的玩具。
当m01在演示中轻松完成正弦函数和指数运算后,怀疑转为好奇。
一些代表挤到展台前,希望近距离观察m01。
一名技术员忍不住请求:“我能试试吗?”在得到允许后,他输入一串数字,测试对数运算,当结果瞬间显示时,他低声惊叹:“太棒了。”
大量工程师在外围用笔记本记录m01的外观和按键布局,甚至有人想用照相机进行记录。
英格兰计算机企业高管低声对助手说:“查清楚是谁设计的,我们得弄明白他们的技术来源。”
他们压根没想着买。
因为不允许买。
只能把技术想办法偷来。
随着演示深入,担忧的情绪开始蔓延。
一位法兰西商人皱着眉对同行说:“如果他们能做到这个,接下来会是什么?这可能会颠覆整个市场。”
他们意识到,这不仅是一款产品,而是整个市场的计算器都要卖不出去,大家的市场地位都要完蛋。
在展厅一角,法兰西和西德的工程师们低声争论:“这不只是计算器的问题,他们可能很快就会进军计算机市场。”
“尽管计算机能够计算到小数点后的15位甚至是16位,它能做到的,ibm360都能做到。
它的精度只有三位数,可这玩意太小了,你懂吗!
小就是正义。
自从便携式收音机出现之后,没人再想要巨大的收音机,哪怕巨大的收音机也许音质更好,也许接收信号更稳定。
同样的,计算器也是如此。
为什么英格兰的计算器能卖出去,就是因为他们只有一个鞋盒一样大小。
可现在华国佬拿来的产物,从鞋盒变成了手包,唯一的好消息是,华国货还卖不到自由阵营来。
对我们来说,这就是前所未有的机会!”
不过,真的卖不过来吗?自由阵营的企业还是太乐观。
(本章完)
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