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。