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第219章终点亦是起点(第1/2页)
第三周的最后一堂系统架构课上，负责授课的老师在黑板上写下了一句话。
“以后决定芯片性能的，可能不只有晶体管尺寸。”
老师放下粉笔。
“架构、存储、封装、互联和软件，会变得越来越重要。”
陈默看着黑板上的字，许久没有移开视线。
2035年的一幕幕画面开始在脑海中接连浮现。
国际科技公司的产品发布会。
动辄数百页的产业白皮书。
基金投委会上反复讨论的技术路线。
那些曾经只代表股价、市场规模和投资回报的名词，如今终于显露出背后的结构。
芯粒为什么会取代越来越庞大的单片芯片。
高带宽存储为什么会成为人工智能时代最紧缺的产品。
存算一体为什么能够降低数据搬运的消耗。
硅光为什么会从通信模块一路进入芯片封装。
DNA折纸为什么会在2030年以后，逐渐从生物实验室走进半导体制造。
魔角材料、光子计算、量子网络，以及那场几乎重塑全球能源体系的常温超导突破，又分别依赖哪些此前并不起眼的基础研究。
过去的记忆像一张只标注了终点的地图。
三周课程补上了道路、桥梁和岔路。
陈默终于开始看清，应该怎样从2015年走向那些终点。
……
当天晚上。
胜因院三栋的书房一直亮着灯。
陈默将桌上的装饰品全部收起，又让许晴送来一台加密终端。
他拿出笔记本，开始将记忆中的技术一项项写下来。
三维芯片堆叠、高密度混合键合、高带宽存储、存算一体、硅光芯片、光电混合互联。
人工智能芯片设计系统。
常温超导材料。
量子纠缠网络。
……
笔记本上的内容越来越多。
有些技术在2015年已经出现早期研究，只缺少正确路线和长期投入。
有些技术需要跨越材料、设备和制造工艺三重障碍。
还有一些，即使陈默知道未来确实能够实现，当前也只能写下名称和大致原理。
他在每个方向后面分别标注理论基础、设备条件、验证周期、产业价值和保密等级。
DNA可编程制造被放进实验室验证区域。
2015年的技术条件距离完整芯片十分遥远，制造一条纳米级金属线、一个规则排列的量子点阵列，却已经拥有初步可能。
陈默在旁边写下基因合成仪、原子力显微镜和原子层沉积设备。
可编程莫尔超晶格被放进最下面一栏。
他记得2035年那张震动世界的相图，也记得常压条件下超过三百开尔文的临界温度。
可其中最关键的材料组合、连续扭转角和应变控制参数，仍然残缺不全。
即便将全部参数复原，2015年的设备也很难制造出那种精确到原子层面的复杂结构。
随后陈默在后面写下两个字。
绝密。
直到深夜，陈默已经写下四十余项技术路线。
他放下笔，退后两步，重新审视面前的内容。
最震撼的技术，往往也意味着最长的验证周期。
他需要选择一条能够利用2015年现有基础，又可以迅速拉开差距的路线。
目光从笔记本上缓缓扫过，最终停在最上方的两行字上。
三维芯片堆叠和光电混合互联。
2015年的国内晶圆厂无法立刻跨越数代制程。
可芯片性能从来不只取决于晶体管大小。
将计算、存储、缓存和通信模块分别制造，再像积木一样组合成完整系统，可以大幅降低单块芯片的设计与制造难度。
把不同功能的芯片从平面搬向立体，能够缩短数据传输距离。
至于堆叠后最棘手的热量，则可以通过液冷解决。
十四纳米依旧是十四纳米。
可经过重新分工、堆叠与互联以后，它的整体效能，完全有机会追上未来更先进的单片芯片。
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清嘉实验室可以负责设计，而晶圆制造交给现有代工厂。
涉及到的封装、液冷和软件调度，可以寻找最合适的高校与企业团队。
这条路线所需要的每一块基础，在2015年都已经能够找到。
陈默重新拿起红笔，在“三维芯片堆叠”与“光电混合互联”之间画下一条线。
两项来自不同领域的技术，在纸面上第一次连接到了一起。
随后，他打开电脑，新建了一份空白文档。
陈默的手指飞快地在键盘上跳跃。
在2015年，全球半导体巨头正围绕十六纳米和十四纳米展开激烈竞争。
台积电、三星、英特尔，都在想方设法缩小晶体管、降低漏电、提高良率。
制程、材料、曝光、晶体管结构，每向前迈出一步，都意味着天文数字般的研发投入。
没有人比陈默更清楚，单纯依靠制程微缩的代价将会变得多么沉重。
既然继续缩小越来越困难，那就向空间要性能。
陈默的思路逐渐清晰。
三维堆叠、硅光互联和微流道液冷，在2015年都已经拥有各自的研究基础。
真正缺少的，是一套将它们完整组合起来，并且能够面向产业落地的系统架构。
陈默没有打算让光取代芯片内部的所有金属线路。
相邻芯粒之间的短距离连接，依旧通过TSV、微凸点和高密度键合完成。
跨芯粒的大规模数据传输，则交给硅光互联。
光可以在同一条波导中利用不同波长同时传递多路数据，带宽密度远高于传统电互联，长距离传输的功耗也更低。
计算芯粒、缓存芯粒和存储芯粒被分配到不同层级。
底层负责供电、控制和光电转换，中间层放置缓存与存储，最上层承担主要计算任务。
不同制程、不同功能的芯片，被组合成一个完整系统。
陈默不断敲击键盘，将记忆中的架构一点点还原。
这份文档距离真正的制造方案仍有很长一段距离，却已经明确了芯粒划分、互联方式、存储结构、散热路线和软件调度逻辑。
更珍贵的是，他记得未来二十年间哪些方案最终取得成功，又有哪些技术路线在耗费巨额资金后被迫放弃。
写到散热部分时，陈默的手指停了下来。
芯片堆叠以后，最难处理的便是中间层热量。
普通散热器只能接触最外层芯片。堆叠层数越多，内部热量越难排出，整颗芯片随时可能变成一座微型熔炉。
陈默回忆着2035年已经成熟的结构，在文档中画出一张晶圆级微通道液冷草图。
直接在硅片背面刻蚀微米级流体通道，让绝缘冷却液进入芯片内部，带走每一层产生的热量。
他又在旁边依次标注：
密封、腐蚀、泵压、热应力、材料兼容性。
这些问题仍需实验室逐项验证。
陈默掌握了方向和未来答案，真正把它制造出来，还需要一支足够强大的团队。
时间一分一秒流逝。
窗外，胜因院的古树在夜风中沙沙作响，清华园早已陷入沉睡。
书房里的灯却始终没有熄灭。
这里仿佛成为一条连接2015年与2035年的微缩通道。
当陈默敲下最后一个字符，九月清晨的第一缕阳光已经穿过窗帘。
六点整。
一份六十多页的技术架构初稿静静躺在电脑桌面上。
里面包含芯粒划分、光电互联、三维存储、液冷结构、软件调度，以及数十项等待验证的关键问题。
陈默揉了揉发酸的手腕，起身拉开窗帘。
清晨微凉的空气涌入书房，也驱散了熬夜带来的疲惫。
电脑屏幕上，文档标题清晰可见。
《基于成熟制程的三维光电异构计算架构》
这条技术路线，原本还要经过十余年的探索，才能逐渐走向成熟。
如今，陈默准备让它提前出现。