1nm是什么概念？用对比就很清晰了，一个硅原子才0.384nm。1nm都没有三个硅原子合在一起大，也就是说，1nm芯片晶体管结构中栅极的线宽，仅够两个硅原子并列，三个都挤不下。　　从当前的理论来看，1nm芯片已是硅基芯片的理论极限了，因为到了这个制程工艺，量子隧穿的效应将无法避免，简单来说，就是电子会从一个晶体管无法控制地跑向另一个晶体管，使得晶体管的“0”和“1”状态混乱起来，导致该晶体管失效，芯片也就自然无法正常工作。　　其实在7nm制程时，量子隧穿效应已有一定机率出现了，只是通过特殊的新结构（如“FinFET”和“GAA”）来解决罢了，但这样的结果就功耗加大，芯片发热量增加。　　而且这样的新结构到了1nm时，因为量子隧穿效应的发生率太高而失效，能耗与发热量都超过了可以接受的范围。　　当然，理论是不断地进化的，据说IBM与叁星在不久前就声称研究出了所谓的“VTFET技术”，即“垂直传输场应晶体管技术”，以垂直方式堆叠晶体管，让芯片的电流以垂直的方式进行流通，以此减少量子隧穿效应，进而将硅基芯片的制艺推进到1nm以内。　　然而这更像是拿着不完善的实验室数据来吹嘘，提前吸引市场关注、提振股价，距离实验室出成果还有遥远的距离。　　正因为目前最成熟的硅基芯片都无法解决1nm芯片的量子隧穿效应，秦克对这份S级知识充满了兴奋，他很想看看系统的知识里，是如何解决这个量子层面的难题。　　而这篇《一种适用于1nm芯片的全新型碳晶复合纳米材料制作全流程》里提及到的碳晶复合纳米材料，确实也给了他非常大的惊喜。　　虽然没法子全部看明白，但七成左右的内容秦克还是能弄懂的，关键的技术细节部分不懂也能能猜个大概。　　他越看越是精神振奋。　　系统这份S级知识的核心是“碳晶复合纳米材料”，这是碳基路线的新型材料。　　碳基芯片并不是什么新概念，各国都加大力度来研究这个新方向，它的代表就是石墨烯芯片。　　当科学家们发现硅基芯片已几乎将“摩尔定律”折腾到失效了，就开始从芯片材料上着手，尝试寻找替代硅基材料的新型材料，目前主流的就是碳基材料，已有了不少的研究成果。　　最出名的是基于碳的N型半导体、P型半导体，以及碳纳米管场效应晶体管。　　夏国在这方面弯道超车，走在世界的前列。秦克在年初时从《物理学报》看到的那篇由姚文城、方世骥写的《基于冷源晶体管物理机制的亚60器件模拟研究》，里面提及到的就是“迪拉克冷源晶体管”也是属于碳纳米管场效应晶体管材料之一。　　但包括夏国在内，这些碳基材料技术大多数并不成熟，只能停留在实验室阶段。一来是至今未能完全解决二维材料的高阻、低电流问题，二来是它的工业化生产比硅基芯片难很多。　　众所周知，碳纳米管需要对碳原子进行提纯，但碳比较活泼，对它的提纯难度很大，目前能工业化生产的碳纳米管最大提纯度只有99.99%，而想要碳基芯片性能稳定，纯度必须保证在99.9999%以上。这意味着市场根本就无法提供能制作芯片的合格碳纳米管。　　碳基芯片制作的难点还有元件的组装问题，即在晶圆上均匀摆放碳纳米管，但精确定位和连接碳纳米管非常困难，目前技术远远无法突破。　　而这份S级知识里的碳晶复合纳米材料，是以石墨烯加上镓、铟、铋、锗、钼、铪、钯、钪、钇等十三种金属元素及其氧化物，组成了三维立体的全新型碳纳米管材料，因为形状像结晶，称之为“碳晶复合纳米材料”。　　它完美地解决了上述两个问题。　　首先因为特殊的结构特点，使得游离的碳原子特别少，制造出来碳晶复合纳米材料本身的纯度就能达到9个9，远远超过碳基芯片性能稳定要求的99.9999%，不需要二次提纯。　　而且酷似结晶的完美三维立体结构，里面包含了十三种金属及其氧化物组成的漏极、源极、接触电极、绝缘材料，能够大幅降低电阻和提高电流，还能够有效减少量子隧穿效应的影响。　　元件的组装问题同样很好解决，特殊的三维结构使得它可以轻松的相互吸收，整齐排列为完美的直线，可以轻松制造出超过12英寸的大尺度晶圆片。　　但光是这些优点，“碳晶复合纳米材料”还称不上“S级知识”。　　“碳晶复合纳米材料”最大的优点是，它能实现电荷量子比特的普适量子逻辑门操控，即它能用于量子芯片的制造。　　“碳晶复合纳米材料”本身的三维特殊结构，使得它组成晶圆并蚀刻了特定的电路后，通过激光激发，就能使“碳晶复合纳米材料”的两端“仓库”能同时存储出现纠缠的量子信息及对应的逻辑门，也就是“是”、“非”和“是或非”三种逻辑状态。　　这居然是一种能同时完美兼容碳基芯片与量子芯片的逆天材料！　　“碳晶复合纳米材料”制造方法被系统评定为S级知识的真正原因就在于此！　　可惜的是这份S级知识里并没提及如何将“碳晶复合纳米材料”制作成量子芯片。　　它只是提及了如何制造出这样“碳晶复合纳米材料”，而且是工业级的大批量低成本制造，成本甚至能比采取“FinFET”技术下硅基晶体管还要便宜五分之一。　　不但成本低，“碳晶复合纳米材料”的性能与功耗表现更是非常优异，秦克将S级知识里给出的理论数据进行了心算，以它制作出来的14nm芯片，性能应该能达到目前世界主流高端7nm硅基芯片（采用传统的“FinFET”技术）的100倍以上，功耗却不到后者的5%。　　恐怖如斯！　　目前国内的芯片晶圆厂商已能量产14nm的芯片了，换而言之，如果能生产出“碳晶复合纳米材料”并用于制造14nm的芯片，足以轻松秒杀掉国际上所有的7nm芯片！　　哪怕将来IBM和叁星真的成功采用所谓的“VTFET技术”制造出1nm的超高端芯片，也照样会被14nm的“碳晶复合纳米材料”芯片吊打！　　国产芯片的自主之路，一下子就能提前大半！　　秦克越看心跳得越快，差点连正在炖着的养生汤炖干了都没发现。　　这份S级知识真是太逆天了！　　哪怕隐藏了量子芯片的部分，光是用于制造碳基芯片，恐怕都会改变整个世界的芯片格局！　　难怪这份S级知识能够与《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》这样同样足以影响人类航空航天、地球物理、大气海洋、工业技术等领域的庞大知识体系相提并论。　　当然，以秦克现在LV2的“芯片技术”和LV1的“材料技术”，想吃透这份S级知识并在实验室里将“碳晶复合纳米材料”制造出来，还是很有些难度。　　秦克估计自己起码要“材料技术”达到LV3左右，才能做到。　　看来要想法子加强自己在材料方向的课研了，正好许清岩老师现在还兼管着芯片材料方向的课题，找到理由参与进去应该不是难事。　　遗憾的是没系统任务的话，“材料技术”想升级太难了，“人工智能”就是个典型的例子，直到前段时间才升级到了LV3，前后一共花了一年多的时间。　　升级到LV3的“人工智能”，自然也解锁了对应级别的知识，只是秦克一直忙于EDA课题，没时间来翻阅罢了。　　恋恋不舍地“关上”脑海时的这份S级知识，秦克心里的震撼依然无法用言语来形容，同时他对系统的来历更加好奇了。　　为什么系统会拥有如此强大到不可思议的知识？　　不过这个问题注意没有答案，毕竟他连为什么这个“学神拯救世界系统”会降临到他身上都不知道。　　总不会是真的想助他成为学神，然后让他拯救世界吧？　　拜托，又不是科幻世界。　　世界和平得很，岁月静好着呢。　　秦克熟练地往养生汤里加了些开水，重新慢火细炖，同时加快了做菜的速度。　　管他呢，先好好享受与小白菜的二人世界再说。　　……　　在七天的长假里，秦克除了带宁青筠出去约会放松外，还做了一件事，那就是升级了“微光”。　　确定过青柠科技的京城分公司里，新采购的三台专用高端服务器已正常运作后，秦克便将它们组成集群，加入到微光的可使用资源中。　　微光的“家”一下子变成了原本的四倍，性能与响应速度更上一层楼。　　之后秦克才将LV2的微光升到了LV3，用的自然是“人工智能”分支科技的LV3知识。　　升级后的微光直接占据了50%的服务器资源，但效果也是显著的，它已开始有了一定的“人格”，基本上能和秦克正常“对话”，如果不是特别留意，甚至不会知道聊天对象是个“人工智能”。　　微光的“人格”也初步形成了，原始数据是这一年多来，秦克、宁青筠、秦小壳闲暇时通过与它的对话进行的“教导”。因为秦克和宁青筠较忙，反倒是秦小壳对微光的“人格”影响最大。　　微光现在表现出来的“人格”就显得有点小天真，聊天喜欢发表情图，还会装可怜。　　比如秦克让它搜集些约会的新场所，它会有点小情绪地发来一句“秦克主人，你整天这样虐我这单身狗，良心不会痛吗？（弱小可怜又无助的抱膝哭泣表情.jpg）”　　活脱脱的秦小壳风格！　　幸好宁青筠对它的教导仍起着作用，微光做事依然认真负责，细节把握得很好，极有宁青筠的风格。　　至于偶尔的开玩笑与不正经，那自然是从秦克那里学来的。　　总的来说，升级后的微光确实已有了几分人工智能的样子了，成为一个合格的科研助手，编写出来的代码执行效率也大大提高，秦克基本上不用再进行二次优化了。　　这让秦克对微光升级到LV5的状态很是期盼。　　他并不担心微光未来会失控就是了，因为微光所有的代码他都逐行审核过才录入的，里面写死了一条核心规则，“一切以秦克主人、宁青筠的命令、保护并遵循二者的意志为最优先级别，永远无法更改”，哪怕LV5的微光像科幻小说一样有了“自主意识”，也无法变改这条规则。　　……　　除了升级完微光后，秦克也关注了一下青柠科技的情况。　　新的机房已在青柠植物培育实验室附近两公里处开始兴建，有严维周会长的帮忙，不但一切审批流程以最短的速度办妥，连介绍来设计团队、施工团队都是国内一流的水平，周树涛对此赞不绝口，说估计最快一年，这个新机房就能投入使用了。　　而机房与服务器运维团队的招聘也在进行中了，青柠科技在IT界颇有名气，业内很多人已知道它的背后就是秦克和宁青筠，这也使得招聘工作颇为顺利，现在只是优中选优罢了。　　植物育种实验方面，第一组研究人员已将六种新型油菜种子成功地研制出来，其余玉米、水稻等种子的杂交培育则还需要时间。第二组负责的化肥与除草剂、特殊抑制剂等研究则在按着秦克的指引稳步推进。第三组红薯小组已初步掌握了红薯的杂交培育方法，而秦克最关注的红薯收集情况，也进入到了尾声，只等到十月底，最后一批红薯从发源地美洲运回来，那世界上能买到的红薯种类，就基本上收集齐了。　　到时秦克就能在虚拟科研实验中心将所有种子投影进去，着手沙漠红薯的研究工作了。　　……　　假期结束后，秦克和宁青筠重返校园，便听到了一个好消息，最新一届的院士评选结束，宁青筠的老师田剑兰教授成功入选科学院院士，以后可以改称为田院士了。　　如此一来，宁青筠的师承比秦克还要厉害，她可是姜为先、王衡、田剑兰的弟子，而同时被三个院士收为弟子的，估计全天下也只有宁青筠一个了。　　田剑兰成为院士后，依然继续上课做学问，并没什么变化，只是对宁青筠的培养又加紧了几分，宁青筠顿时忙碌起来。　　幸而植物育种的课题基本上不用两人亲自参与，只需要指导就行。　　EDA课题组的事目前已也暂告一段落，需要等各大厂商实际投入使用后，反馈需求后再进行优化完善，这起码要一年后了，期间的维护与算法优化工作，EDA团队里的工程们就能做，不用两人再操心了，Q先生只需要负责在团队遇到难题时指导解决。　　唯一剩下的课题就是冰雹猜想外。　　而秦克想参与的芯片材料课题组，目前并不招收实习生，虽说以秦克和许清岩的关系，想破例进去实习并不难，但平时秦克要上课，只能周末去，那意义就不大了。　　问了下何良傅教授，他最近也没什么新材料课题，这使得秦克想多增加新材料方向课题的计划不得不暂时搁置。　　秦克想了想，干脆把精力集中到冰雹猜想上。　　目标，一个月内搞定冰雹猜想！