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第1184章 光刻层(上)

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婚礼进行到后半程的时候,高槿之的手机震了一下。不是电话,是邮件。邮件的标题是FAb确认流片排期。他看了一眼,把手机翻过去扣在桌上。许兮若注意到这个动作——扣手机是高槿之紧张时的习惯,不是紧张邮件内容,是紧张自己会忍不住在婚礼上看邮件。他忍了三秒,没忍住,又翻过来,点开了。

邮件是代工厂发来的。他们那颗芯片——代号phx-3——的光刻掩模板已经完成制作,将在下周进入光刻工序。高槿之看完邮件,把手机递给许兮若看。许兮若看不懂邮件里的技术参数,但她看懂了高槿之的表情。那个表情和安安绣完最后一份请柬时的表情是同一种——不是完成后的疲惫,是完成后的空。空不是空的,空是满到溢出了语言能描述的范围,只能以面部肌肉的微运动形式存在。高槿之的颧大肌和眼轮匝肌同时收缩了一下,收缩的幅度很小,小到除了许兮若没人注意。许兮若注意到了,因为她在安安脸上见过完全相同的肌肉运动模式。模式是镜像神经元在颞上沟完成的跨个体匹配——她的大脑把高槿之的表情和记忆中安安的表情进行了特征对齐,对齐的误差在神经表征空间里小于一个标准差。

高槿之说:下周光刻。

许兮若问:光刻是什么?

高槿之想了想。他不是在想定义,是在想把一个他用了十年才真正理解的概念翻译成许兮若能听懂的词汇。翻译是压缩,压缩是有损的。他选择了有损最少的一条路径:就是用光在硅片上画电路。跟你用针在丝绢上绣花差不多——你用的是针,它用的是光。你绣的是丝线,它画的是导线。你的图案是泡桐叶,它的图案是几亿个晶体管。

许兮若说:光怎么画?

高槿之说:光不画。光照。

光照。这就是光刻层和其他所有层的根本区别。铜声层是砸,丝墨层是染,骨记层是刻,印刻层是印——都是用某种物质直接作用于另一种物质。光刻层不同:光刻层用光。光不是物质,光是电磁波。电磁波没有质量,没有体积,不占据空间——在它被吸收之前。被吸收的那一刻,它从波变成了能量,能量加热电子,电子跃迁,化学键断裂,分子结构改变。改变就是光刻——光不雕刻物质,光诱导物质自己改变自己。

高槿之设计的那颗芯片,光刻工序要经过四十二层掩模。每一层掩模是一片石英玻璃,上面镀了一层铬。铬膜上有图案——不是泡桐叶,是几百万个矩形和多边形。图案是怎么到铬膜上的?是用电子束写的。电子束的斑直径是几个纳米,在光刻胶上逐点扫描,扫描的路径由EdA工具生成的GdSII文件控制。GdSII文件是一个几Gb大小的文本文件,里面记录的是每一个多边形的顶点坐标。坐标的精度是纳米级——一纳米是十的负九次方米,大约是硅原子晶格常数的两倍。

高槿之写的那几万行Verilog代码,经过逻辑综合、布局布线、时序优化、物理验证,最终变成了GdSII文件里的几百万个多边形。代码是他写的,但多边形不是他画的——是EdA工具自动生成的。自动生成的意思是:高槿之定义了功能,工具实现了结构。功能是这颗芯片要做什么,结构是用什么物理方式做。功能到结构的映射不是一对一,是一对多——同一个功能可以用无数种结构实现。工具从无数种可能中选一种,选择的标准不是好不好看,是功耗、面积、时序的综合最优。最优不是绝对的,是约束条件下的局部极值。约束条件是代工厂给的工艺库——里面规定了每一种晶体管的尺寸、电容、电阻、导线间距的物理极限。物理极限的本质是光刻的分辨率。分辨率是光的波长除以数值孔径再乘以一个工艺因子。

这颗芯片用的是极紫外光刻,波长十三点五纳米。十三点五纳米的光,在空气中走不到一毫米就会被吸收。所以光刻必须在真空中进行。真空里没有空气分子散射光线,没有尘埃落在硅片上,没有任何东西干扰光从光源到硅片的路径。路径长约十几米,中间经过二十几面反射镜——不是透镜,是反射镜。极紫外光不能被透镜聚焦,因为所有材料对十三点五纳米的光都有强吸收。反射镜是布拉格反射镜,由几十层钼和硅交替镀制,每层的厚度精确控制在原子量级。光在每一层界面上反射一部分,几十层反射的光在特定角度下相位一致,叠加增强。增强后的光强是入射光的几十倍。几十倍的光强,打在掩模上,穿过掩模上的镂空图案,再经过缩小投影系统,以四比一的缩小比例投射到硅片表面的光刻胶上。

缩小。高槿之的芯片设计尺寸,在掩模上是四倍大,到了硅片上才缩成真正的尺寸。缩小的过程是光学投影的逆过程——不是把大图缩小,是把光的波前重新整形,让它在更小的面积上聚焦。聚焦的极限由衍射决定。光通过掩模上的缝隙时会发生衍射,衍射让光斑的边缘变得模糊。模糊的程度和波长成正比,和数值孔径成反比。十三点五纳米的波长,零点三三的数值孔径,理论上可以分辨十几纳米的细节。细节就是晶体管的栅极长度——栅极是晶体管的核心,电流从源极流到漏极,经过栅极下方的沟道。栅极的电压控制沟道的导通和关断。导通是,关断是。零和一之间的切换,每秒可以发生几十亿次。

几十亿次。安安绣请柬,一个月绣了一百二十份。一颗芯片,一秒钟开关几十亿次。绣花的时间尺度和芯片的时间尺度差了十几个数量级。十几个数量级的差距,不是好和不好的差距,是两种完全不同的存在方式。安安的针在丝绢上每刺入一次大约需要零点二秒。在零点二秒里,芯片里的晶体管已经开关了十亿次。十亿次里,电子在硅晶格中穿行,经过沟道,越过势垒,进入漏极。势垒的高度是零点几电子伏特,电子的能量来自电场,电场的强度是每厘米几十万伏。电子在沟道里的速度接近饱和速度——在硅中是大约十的七次方厘米每秒。速度被晶格振动散射限制——声子散射、杂质散射、界面粗糙度散射。散射就是电子撞到了什么东西,失去了部分能量,改变了运动方向。方向的改变产生了热。热就是功耗。功耗就是芯片发热的原因。

安安绣花不发热。她的手温在绣花时大约是三十度。三十度是皮肤在轻度活动时的正常温度。皮肤下的毛细血管扩张,血流增加,热量从肌肉传导到皮肤表面,然后通过对流和辐射散到空气中。散热的速率由空气的流速和温度决定。安安工作室的吊扇在头顶缓慢转动,把她的散热均匀地分布在整个房间里。芯片的散热不能靠吊扇——芯片的功率密度比安安的手指高几百万倍。高槿之的芯片上,最热的区域温度可以达到一百度以上,需要用散热器加风扇强制冷却。冷却就是把热量从芯片表面搬到空气里。搬的方式和安安的散热一样,都是对流和辐射,只是尺度不同,效率不同。

尺度不同,但热力学定律是相同的。热量总是从高温流向低温,不可逆。不可逆是熵增。熵增就是信息的丢失。芯片每一次开关都产生热量,热量带走了部分电能,电能变成了无法再利用的热能。热能耗散在宇宙中,宇宙的熵增加了极其微小的一丁点。极其微小,但不是零。不是零就意味着:芯片的运算是有物理代价的。代价不只是电费——代价是宇宙的混乱度在增加。增加不可逆。不可逆就是时间的方向。

光刻的方向也是不可逆的。光刻胶被曝光后,化学性质发生改变,经过显影液的处理,曝光区域被溶解——这叫正性光刻胶——或者未曝光区域被溶解——这叫负性光刻胶。溶解后留下的图案,作为后续蚀刻或离子注入的掩蔽层。蚀刻用等离子体轰击硅片表面,把没有被光刻胶保护的区域挖掉。挖掉的深度精确控制在纳米量级。离子注入把杂质原子加速到几十万电子伏特,打入硅晶格中,改变该区域的导电类型。导电类型分N型和p型,N型多电子,p型少电子——就是多空穴。电子和空穴在pN结界面相遇,互相湮灭,形成耗尽层。耗尽层是晶体管工作的基础。基础就是在硅晶格中精确排布杂质原子的位置。排布的方式由光刻的图案决定。图案来自掩模。掩模来自GdSII文件。GdSII文件来自Verilog代码。Verilog代码来自高槿之的大脑。

高槿之的大脑。他的大脑在写代码时激活的区域,和安安绣花时激活的区域,有相当一部分是重叠的。前运动皮层、辅助运动区、基底节、小脑——这些都是精细运动规划和控制的核心脑区。写代码是手打键盘,绣花是手捻针线。键盘和针线不同,但手部的精细运动控制在神经层面是同源的。同源的意思是:如果给高槿之足够的时间和训练,他也能学会绣花。事实上,他的手指灵活度不低——他可以单手拆装示波器的探头,可以在不碰到相邻引脚的情况下把示波器探针点在零点四毫米间距的bGA焊盘上。那个动作的精度要求,不比绣花低。

但高槿之不会绣花。不会不是因为手笨,是因为他没有被手把手教过。没有被手把手教过的手,缺乏某些特定的运动程序。运动程序不是天生的,是后天蚀刻的。蚀刻需要时间,需要重复,需要有人在旁边看着,说这里针要斜一点那里线要松一点。高槿之没有人教他绣花,但他有人教他写代码。他的导师在研究生第一年,坐在他旁边,看着他敲完第一个有限状态机,说:这里的状态编码用独热码,省逻辑。独热码是只有一位为一、其余全为零的编码方式。省逻辑是因为独热码的状态转换不需要译码,直接连线。连线就是物理上的金属导线。金属导线在芯片上是一层一层的铝或铜,通过通孔连接。通孔的直径是几十纳米,深宽比可以达到十比一。在深宽比十比一的孔里沉积金属,做到无空洞、无缺陷,是半导体工艺中最难的技术之一。难的程度,相当于安安在绣叶片边缘时,每一针的间距控制精度不差过几微米——但安安绣了十年才达到那个精度。光刻机用十三点五纳米的光,在真空中的十几面反射镜的配合下,每天处理几百片硅片,每片硅片上有几百颗芯片,每颗芯片上有几十亿个晶体管。精度是机器给的,不是人给的。机器给了精度,人定义了功能。功能就是芯片的架构。

架构是一个分层的设计。最底层是晶体管,往上是逻辑门,再往上是寄存器传输级,再往上是微架构,再往上是指令集,再往上是操作系统,再往上是应用程序。每一层都是对下一层的抽象。抽象就是隐藏细节。写应用程序的人不需要知道晶体管的工作原理,写操作系统的人不需要知道光刻的工艺参数。但高槿之做的是最底下的几层——从晶体管到微架构。他必须知道细节。知道细节就是知道:代码里的每一个赋值语句,最终会变成硅片上的哪些晶体管的开关。开关的时序必须精确同步——时钟信号到达所有寄存器的时间差不能超过几十皮秒。几十皮秒是光走几毫米的时间。在芯片内部,时钟信号沿着精心设计的时钟树传播。时钟树是一棵由缓冲器和导线组成的树状网络,从根节点分叉,一级一级到达每个寄存器。每一个分叉点,导线的长度和缓冲器的驱动能力都经过精确计算和仿真,确保信号到达每一片叶子的时间尽可能一致。叶子就是寄存器。寄存器存的是零和一。

零和一。安安的请柬上没有零和一。请柬上的泡桐叶是一个连续的图案,从叶脉到叶缘,紫色的深浅连续变化。连续变化是模拟量。模拟量有无穷多种状态。无穷多种状态无法被数字化。数字化就是采样和量化——在模拟量的连续流上,每隔一定时间取一个值,把取值四舍五入到最近的离散等级。采样的间隔决定了数字化的精度。采样越密,精度越高,但数据量越大。芯片的本质是在精度和速度之间找平衡。高槿之设计的那颗phx-3芯片,内部有专门的模拟-数字转换模块,把天线接收到的连续电磁波信号转换成离散的数字序列。转换的过程就是采样。采样的频率是信号最高频率的两倍以上——这是奈奎斯特采样定理。定理说:只要采样频率足够高,数字序列就可以完全重建原始模拟信号。完全重建就是无损的。无损就是传过去了。

传过去了。光刻层把设计变成硅片上的物理结构,硅片上的物理结构运行起来,把电磁波变成数字,数字在芯片内部流动、变换、组合,最后变回电磁波发射出去。发射出去的电磁波被另一台设备的芯片接收,再变成数字,再处理,再显示。显示的可能是许兮若发给安安的一条微信,内容可能是请柬还有吗?我还想要一份。安安回复:没了,都发完了。都发完了——但盒子里还有第一百二十一份。

那一份没有被光刻。没有被采样,没有被量化,没有被转成数字信号在光纤里传输。它一直待在樟木盒子的黑暗里,丝线里的花青素在缓慢分解。分解的速度由温度决定。盒子的温度在二十到三十度之间波动,波动就是昼夜温差和季节温差。温差让盒子里的空气湿度变化,湿度变化让丝线的含水量变化,含水量变化让花青素的分解速率变化。变化很慢,慢到需要几十年才能看出颜色变淡。变淡就是褪色。褪色就是花青素的共轭双键被打断。双键打断后,分子的吸收光谱改变,不再选择性吸收绿光,反射的光不再是紫色。不再是紫色,许兮若就不会再说真好看。不说真好看,传就中断了。

中断不是消失。信息在中断之前已经被复制到其他地方。许兮若挂在玄关的那份请柬也在褪色——但它褪得更快,因为它每天早晨都被阳光照射。紫外光会加速花青素的分解。分解的产物是无色的。无色就是没有信息。但信息在褪色之前已经被许兮若的视网膜接收,被她的视锥细胞转成电信号,被她的视觉皮层解码为,被她的语言中枢编码为真好看三个字。真好看三个字被高槿之听见,被他的听觉皮层解码,被他的海马体编码为一段情景记忆。情景记忆在每次回忆时被重新巩固,重新巩固就是重新蚀刻。重新蚀刻让记忆更稳定。更稳定的记忆可以持续几十年——也许一辈子。一辈子就是许兮若活着的全部时间。全部时间之后,她的海马体停止工作,突触权重归零,记忆消失。记忆消失,但芯片还在。芯片里的数据可能被迁移到新的存储介质上。新介质可能是下一代的非易失性存储器,用自旋转移矩或阻变效应存储数据。数据是许兮若和安安的微信聊天记录,里面有一句请柬还有吗和一句没了,都发完了。这两句话在服务器硬盘里的某个磁畴里存着。磁畴的磁化方向代表零或一。零和一通过纠错编码保证可靠性——即使部分磁畴翻转,数据也能恢复。恢复就是传。

高槿之在婚礼结束后第二天就飞回了深城。芯片流片需要他在FAb现场跟进。FAb是晶圆厂的简称,全称是Fabrication plant。FAb是一栋巨大的建筑,内部洁净度达到一级——每立方英尺空气中直径大于零点五微米的颗粒不超过一个。一个颗粒就能毁掉一整片硅片上的几十颗芯片。所以进入FAb的人要穿无尘服,从头到脚包裹,只露出眼睛。眼睛也要戴护目镜。高槿之穿着无尘服站在光刻机旁边,看着硅片在自动化轨道上传送。硅片是圆的,直径三百毫米,表面镀了一层光刻胶,在黄光下呈现一种黯淡的紫色。

紫色。高槿之看到那个紫色的瞬间,脑子里闪过的不是光刻胶的化学式——光刻胶的紫色来自感光剂中的重氮萘醌化合物,它的吸收光谱恰好在紫光波段——他脑子里闪过的是许兮若玄关墙上那份请柬的紫色。两种紫色在物理上是完全不同的分子,但颜色在感知上是相似的。相似不是因为分子相同,是因为它们吸收和反射的光谱分布相似。光谱分布刺激视锥细胞的模式相似,大脑把相似的刺激归类为同一个颜色。归类是认知的经济性原则——不需要为每一个光谱分布单独创建一个颜色标签。同一个标签下,涵盖了泡桐花、绣花丝线、光刻胶、黄昏的天空、高槿之大学时买的第一本Verilog教材的封面。那本书的封面也是紫色的。

他把那本书留到现在。不是因为有用——技术更新太快,那本书里的内容早就过时了。他留着是因为封面的紫色和翻开第一页时闻到的油墨味。油墨味是挥发性有机化合物的混合气味,主要成分是甲苯、二甲苯和乙酸乙酯。那些分子通过嗅觉上皮进入他的鼻腔,激活嗅觉受体神经元,信号经嗅球传到梨状皮层和海马体。海马体把气味和当时的学习场景绑定,形成一种叫普鲁斯特效应的记忆现象——气味唤起自传体记忆的能力比其他感官线索更强。更强是因为嗅觉通路直接投射到海马体和杏仁核,不经过丘脑中转。不经过中转就是更直接的传。更直接,蚀得更深。

那本书现在在高槿之深城公寓的书架上,夹在一堆更新的技术书籍之间。书的紫色封面褪色了,边缘磨白了。磨白就是纤维素纤维被反复摩擦后断裂、起毛、脱落。脱落的是纸张的物理质量,但内容没有脱落。内容是高槿之二十岁时第一次理解有限状态机的那一瞬间的顿悟感。顿悟感是一种强烈的认知情感,由前扣带皮层和岛叶的激活伴随。激活的模式被蚀刻在他的神经连接里,二十年后仍然可以在特定触发条件下被重新激活。触发条件可能是看到紫色,可能是闻到油墨味,可能是婚礼那天许兮若说的光怎么画。

光怎么画。高槿之在FAb里,看着光刻机内部的十三点五纳米光照射硅片。光照在光刻胶上,光刻胶的分子发生化学反应。光照就是画。画不用笔,不用手,不用针。画只需要光和掩模。掩模上的图案来自他的代码。他的代码来自他的大脑。他的大脑里有导师教他的独热码,有大学那本紫色封面的教材,有二十岁时顿悟的那个下午的阳光。那天的阳光从图书馆的窗户照进来,落在紫色封面上,封面反射的紫光照在他的视网膜上。紫光里的蓝色光子能量较高,红色光子能量较低。蓝色光子刺激S锥细胞,红色光子刺激L锥细胞。两种锥细胞的信号在视网膜的双极细胞层整合,通过神经节细胞传向大脑。大脑的视觉皮层把信号解码为紫色。紫色在他二十岁那年的视觉皮层里留下了印迹。二十年后,他站在FAb的黄色灯光下,看到光刻胶的紫色,那道印迹被重新激活。重新激活不需要光照——光照只是触发,印迹本身是在他的神经回路里。

这就是光刻层和印刻层的交叠。印刻层的请柬是丝线绣的,丝线里的花青素反射紫光。光刻层的硅片是光刻胶涂的,光刻胶里的感光剂也反射紫光。两种紫色在物理上是不同的物质,但在高槿之的感知里是同一个颜色。同一个颜色连接了两个世界——手绣的世界和芯片的世界。手绣的世界里,精度靠手指的感觉。芯片的世界里,精度靠光的波长。靠手指的感觉,精度是几十微米。靠光的波长,精度是十几纳米。差距是一千倍。一千倍的差距不是高低的差距,是快慢的差距。绣花慢,芯片快。绣花一份请柬要一个月,芯片光刻一片硅片只要几十秒。几十秒内,四十二层掩模逐层曝光,每一层曝光后硅片被送去做蚀刻或沉积或离子注入或退火。退火是加热硅片到几百上千度,让注入的杂质原子在晶格中扩散迁移,找到能量最低的位置。能量最低的位置是稳定的位置。稳定就是结构定型了。

结构定型了,芯片就可以测试。测试用探针卡,几千根探针同时接触硅片上的焊盘,发送测试向量,接收输出响应,和预期值比较。比较一致就是通过了。通过了就可以切割、封装、上板、上电。上电的那一刻,高槿之会守在示波器前,看电流波形,看频谱,看眼图。眼图是数字信号质量的直观显示——好的眼图张开大、边缘清晰、无抖动。张开就是和之间的区别够大,不会误判。误判就是传错了。

高槿之等着那一刻。那一刻还没有到。芯片还在光刻。光刻的十三点五纳米光,在真空里无声地照射硅片上的光刻胶。无声是因为真空中没有介质传播声波。声波是机械波,需要介质。电磁波不需要介质,可以在真空中传播。光在真空中走了十几米,从光源到硅片,经过了二十几面反射镜的精确整形,最终以几纳米的精度,在光刻胶上画出几亿个晶体管的图案。图案的精度不是完美的,有偏差。偏差是光刻工艺中最顽固的敌人——对准偏差、聚焦偏差、剂量偏差、显影偏差、蚀刻偏差。每一种偏差都在试图把图案从设计值拉偏。拉偏就是误差。误差累积到一定程度,晶体管就会失效。失效就是传断了。

高槿之的工作,就是把误差控制在允许的范围内。控制的方式是冗余和校正。时钟树有冗余路径,关键信号有纠错编码,存储阵列有备用行和列。冗余就是用空间换可靠性。可靠就是信息不丢。不丢就是传到了。

安安绣请柬没有冗余——每一份都是独一份,绣坏了只能重来。她重来过三次。三次都是因为颜色不满意,不是绣坏了。颜色不满意就是花青素的提取批次不同导致的色差。色差在安安的眼里是无法接受的。无法接受就拆了重绣。拆就是把丝线从丝绢上抽出来,抽出来的线不能用第二次——线上已经有了折痕,折痕会影响光的反射,让紫色看起来不均匀。不均匀就是信息失真。安安不接受失真。不接受就是她的手艺标准。标准不在尺子上,在她的眼睛里。眼睛看过去,颜色均匀就是均匀,不均匀就是不行。行和不行之间没有数值指标,只有感觉。感觉比数值快。数值要量,感觉看一眼就知道。

光刻不能靠感觉。光刻必须靠数值。数值从传感器来——对准传感器测量硅片上的对准标记的位置,位置数据送入控制系统,控制系统计算硅片和掩模之间的相对偏移,驱动压电陶瓷台做纳米级的位移补偿。位移补偿的精度是零点几纳米。零点几纳米是一个硅原子直径的几分之一。在这个精度下,硅晶格不再是连续的,是离散的原子排列。原子排列的随机性成为误差的最终极限。极限就是物理定律不允许更高的精度了。物理定律就是传的边界。

传的边界之外,信息无法到达。无法到达就是消失了。但消失只是在这一层消失。在另一层,信息还在。安安的请柬在光刻层没有对应的数字版本——没有扫描,没有拍照,没有被编码成零和一。但请柬的物理存在本身就是信息。信息不需要被编码——丝线里的花青素分子排列本身就是编码。编码的方式是分子结构,读取的方式是光照。光照在请柬上,反射光进入眼睛,信息传递完成。这个过程不需要芯片,不需要光刻,不需要十三点五纳米的极紫外光。它只需要太阳。太阳就是最古老的光刻机。太阳的光谱从紫外到红外,包含了花青素吸收和反射的所有波长。太阳光刻了泡桐叶的形状,泡桐叶的形状刻在安安的视网膜上,安安的视网膜把形状传给她的手,她的手把形状绣在丝绢上。这条传的链条不需要任何现代技术。它只需要一个太阳、一棵树、一个人、一根针、一根线。

高槿之站在FAb里,突然想明白了这件事。不是想——是感觉到了。感觉到的东西不能用语言完整描述,但他还是试着在脑子里把它翻译成语言。翻译的结果是:他做了一辈子芯片,本质上做的是同一件事——把光变成结构。用十三点五纳米的光,在真空里,经过几十面反射镜,在硅片上做。和安安用太阳光,在空气里,经过角膜和晶状体,在视网膜上做,是同一件事。

同一件事。只是工具不同。工具不同,传的速度不同,传的精度不同,传的规模不同。但传的本质相同。本质就是:信息以某种物理形式存在,被某种物理过程改变,改变后的信息被另一种物理形式承载。承载就是传。传到了就是蚀下了。蚀在这一层,也蚀在那一层。层和层之间没有界限,只有不同的物理载体。载体的种类无限多——铜锤、丝线、骨骼、请柬、芯片、光刻胶、视锥细胞、突触权重。每一种载体都有它的寿命,但载体之间的传递可以无限进行。无限进行就是永远传下去。

永远传下去,在物理上是不可能的。热力学第二定律规定了宇宙的最终命运是热寂——所有的能量最终会均匀分布,没有任何梯度可以利用,信息无法被记录和传递。但热寂的时间尺度是十的一百次方年。十的一百次方年太远了。远到没有任何意义。在可感知的时间尺度内——在几百年、几千年、或许几万年内——传是可以持续的。持续的条件是载体不断更新。更新就是光刻层在做的:把信息从即将衰朽的载体上,搬到一个新的、更稳定的载体上。

高槿之的芯片是一种新载体。安安的请柬是另一种。方遇的铜锣是第三种。它们同时在传。传的内容不同,但传的动作相同。动作就是把光照在什么东西上,让那个东西改变,改变后的东西承载了光带来的信息。光带来的信息来自光源。光源可能是太阳,可能是激光等离子体,可能是LEd。光源在发光之前,能量从更早的源头传来。太阳的能量来自核聚变,核聚变的能量来自引力约束,引力约束的能量来自宇宙大爆炸。大爆炸那一刻,所有的物质和能量从一个奇点开始膨胀。膨胀到现在,一百三十八亿年。一百三十八亿年里,物质不断聚集、分散、再聚集,形成了星系、恒星、行星、生命、意识、铜锣、绣针、芯片。

高槿之在FAb里站了很久。久到同事走过来拍了拍他的肩膀,说:第一片光刻完了,去看扫描电镜图吗?

他说:

扫描电镜图在屏幕上显示出来。放大十万倍,硅片表面的光刻胶图案清晰可见。矩形整齐排列,边缘锐利,间距均匀。那是他写的代码的物理化身。代码里有几个关键的状态寄存器,放在芯片的核心位置,周围是密密麻麻的逻辑门。状态寄存器的布局是他手动调整的——EdA工具自动布局的结果不够好,他花了三个晚上手动优化,把几个关键的寄存器挪到了更靠近算术逻辑单元的位置,减少了关键路径的导线延迟。延迟减少了约百分之七。百分之七意味着芯片的最高时钟频率可以提高百分之七。提高百分之七,就是每秒多处理几千万次运算。几千万次运算,就是更多数据被处理,更多信息被传。

他挪动那几个寄存器的时候,鼠标在屏幕上拖拽矩形框,把寄存器从一处拖到另一处。拖拽的动作和安安把针从一处刺入、从另一处抽出的动作,在运动控制的本质上完全相同。都是手眼协调下的精确空间操作。操作的精度不同,但神经回路相同。相同的神经回路,在一万年前被用来在石壁上画野牛,在一千年前被用来在绢上绣花,在今天被用来在EdA工具里布局寄存器。工具在变,手没变。手没变,因为手背后的脑没变。脑没变,因为传的需要没变。传的需要就是把脑子里的东西放到外面去。放到外面就是蚀。蚀在石壁上,蚀在丝绢上,蚀在硅片上。

高槿之看着电镜图,突然想起安安说的那句话:你已经在试了。那是安安对阿敏说的。阿敏看了一个月,手在脑子里已经绣了一个月的花。高槿之想:我也在试。他试的不是绣花——他试的是用光绣。用光在硅片上绣电路。他看安安绣花的那个下午,坐在工作室的角落里,看她的手指在丝绢上起落。阳光从泡桐树的叶缝里漏下来,光斑落在安安的手背上。他看着那些光斑,脑子里想的是光刻机的光源。光源的均匀性、相干性、剂量控制。他没有意识到,他的镜像神经元也在工作。他的眼睛在追踪安安的手指运动,他脑子里的运动程序在无声地模拟。模拟的结果不是他会绣花了——模拟的结果是他对光刻的理解,在某个极深的层面上,被绣花的动作重新组织了。

重新组织之后的理解,不再是纯粹的技术参数——分辨率、景深、剂量均匀性。他看到了光刻的另一个维度:光刻和绣花一样,是手和光的合作。手在光刻中是机械手,自动传输硅片,自动对准,自动曝光。但机械手的设计者是人。人的手设计了机械手。设计的动作和绣花的动作共享同一个运动控制的神经架构。所以光刻机归根到底也是手在绣——只是手被放大了几百万倍,针被替换成了光,丝线被替换成了导线,丝绢被替换成了硅片。

这个想法没有任何实用价值。它不会让芯片的性能提高百分之一,不会让功耗降低一毫瓦。但它改变了高槿之对自己工作的感受。感受变了,工作的意义就变了。意义从做出更快的芯片变成了换一种方式绣花。换一种方式,换一种材料,换一种工具,但手的动作不变。手的动作传了一万年,还会继续传下去。

扫描电镜图上的图案静静地显示着。光刻胶的矩形在电子束的照射下呈现高对比度的黑白图像。图像被保存在服务器里,作为光刻工艺记录的一部分。记录会被保存几年,然后归档,然后被删除,硬盘空间腾出来存新的数据。删除就是这一份信息从这个载体上消失了。但信息没有真的消失——芯片本身在运行,芯片里的寄存器在翻转,翻转的电压变化被电源管理芯片感知,电源管理芯片调整供电电压,供电电压的变化影响了整台设备的功耗,功耗的变化被电池管理算法记录,电池管理算法优化充电策略,充电策略延长了电池寿命,延长电池寿命让设备多用了一年,多用一年就是多传了一年。多传了一年,里面的信息就多影响了一年。影响就是蚀。

蚀到最深的时候,不需要刻意保存。不需要刻意保存就是传最自然的形态——就像方遇的铜屑在南市的土壤里,被氧化,被溶解,被植物吸收,进入食物链,进入人体,进入骨骼,然后在某个婚礼的下午,被一个从未见过他的人握在手心里。握在手心里的凉,就是方遇传过来的。不是通过语言,不是通过文字,是通过铜的导热系数,通过鲁菲尼小体的放电频率,通过海马体的γ振荡。那条路径没有经过任何一层有意识的编码和译码。它直接从物理到物理,从铜到皮肤,从皮肤到神经,从神经到感觉。感觉就是最可靠的传。因为它不依赖任何符号系统。不依赖符号就不会被误读。不会被误读就是完美传到了。

完美传到了就是光刻层的终点。但光刻层没有终点——下一批芯片还在流片,下一个工艺节点还在研发,下一代的EUV光源还在调试。光还在照,硅片还在转,掩模还在对准。对准的精度已经接近原子尺度,再往下会遇到量子效应——隧穿、量子涨落、测不准原理。那些效应是传的最终边界。在边界上,信息不再是确定性的零和一,而是概率分布。概率分布就是不确定的。不确定就还没有传完。

还没有传完。所以光刻还在继续。

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