“咳咳,抱歉,我說兩句。”謝希德舉手道:“我認為我們不能浪費時間,要勇于做出判斷,咳咳。”
謝希德是麻省理工學院的博士,也是復旦第一位女校長,常年從事表面物理和半導體物理的理論研究,56年被借調到燕京大學參與籌建半導體專業組的工作,58年的時候又回到申海。
她比燕京的專家們到的還要更早一點,在身體不適的情況下還是選擇舉家來攀枝花工作。
她說:“從理論的角度,它應該就是晶體管。
基于量子力學,硅的禁帶寬度是1.12ev和晶格常數是0.543nm,這二者已經被精確測定了。
晶體管的核心是pn結,通過摻雜控制電子和空穴的運動。
pn結的數學模型,描述了載流子擴散和漂移。而固體物理研究表明,材料的物理性質可能隨尺寸減小而改變。
薄膜和微粒的研究已涉及微米級效應。海森堡測不準原理和波粒二象性表明,電子在微小尺度下表現出波動性,具體到納米級會出現量子隧穿效應。
也就是硅晶體的晶格常數約為0.543納米,原子間距在0.2-0.3納米之間。理論上,晶體管的最小尺寸可能接近幾個晶格單位,也就是納米級。
一個10納米的結構能夠包含18-20個硅原子。
而載流子運動,電子和空穴的平均自由程在硅中約為10-100納米。
若晶體管尺寸縮小至此范圍,載流子仍可有效傳輸信號,理論上支持納米級運行。
pn結的耗盡區寬度會隨摻雜濃度增加而減小。固體物理表明,通過高摻雜和強電場,耗盡區可縮小至納米級,維持開關功能。
電子的德布羅意波長在常溫下約為10到50納米。當器件尺寸接近這一尺度,量子效應會顯著影響電子行為。
這暗示了晶體管可能在納米級運行,但也可能面臨干擾。而樹莓派的存在,讓我意識到,晶體管就是能夠在納米級運行。
另外固體物理研究表明,尺寸減小時,表面原子占比增加,這為小型化提供了理論依據。
也就是說如果制造工藝突破微米限制,晶體管尺寸是可以接近晶格尺度。
我去年看了費曼的書,他在《底部有無限空間》中提出,物理規律允許在原子尺度操作器件。
里面提到了用原子堆砌電路的可能性,這與納米級晶體管理念契合。
你們明白嗎?雖然我們不知道它是怎么制造出來的,是怎么實現的制造工藝的突破,但我認為就是晶體管。
這是理論物理給我的啟發。
這設備,我相信阿美莉卡有,蘇俄也有,我們應該是最晚拿到的,我們如果要追趕他們,無論是復刻,起碼做到微米級的晶體管,也得盡快確定方向。
我以我的專業判斷,它就是納米級的晶體管,我們得沿著晶體管集成化、小型化的路線走下去。
我們沒有多條技術路線探索的時間,也沒有多條技術路線同時并進的資源。
我們現在這里看似很多人,但如果分散,只會把白白的時間窗口浪費掉。
我認為它就是晶體管!而且就是納米級的晶體管以我無法想象的方式堆疊在這塊小小的設備上。”
林燃如果能聽到當下華國科學家們的推測,一定會欣慰的開懷大笑。</p>