第一百七十二章:初识半导体(1/1)
701实验室的工作逐渐步入正轨。汉字编码小组在赵健和老周的带领下,进展顺利,已经完成了近四千个常用汉字的编码分配草案,正在反覆校验和优化。yh-dos的完善和应用程式的开发也在有条不紊地进行。实验室里终日响著键盘的敲击声、绘图笔的沙沙声,以及技术人员们时而激烈、时而专注的討论声。
谢明华作为实验室主任,需要统筹全局,审阅各小组的进度报告,协调资源,还要应对部里和厂里不定期的检查和询问。他展现出了超越年龄的沉稳和管理能力,將各项事务处理得井井有条。但在他的內心深处,那个关於“晶片”的梦想,如同暗流,从未停息。
机会来得有些偶然。为了完善yh-dos的硬体驱动层,需要更深入地了解一些外围晶片,如定时器、中断控制器的工作原理。谢明华让小张去厂技术资料室和部里协调来的內部资料库里,寻找相关的技术手册。
小张抱回来一摞落满灰尘的资料,其中大部分是俄文或英文的影印本,字跡模糊,翻译腔浓重。谢明华亲自翻阅,希望能找到一些有价值的信息。就在这堆近乎废纸的资料中,一本薄薄的、封面已经发黄破损的小册子引起了他的注意。
书名是《半导体器件物理基础(內部参考)》,编译单位是某个他没听过的研究所,出版年份是十多年前。这本书混在一堆关於工具机电路和自动控制的资料里,显得格格不入。
谢明华心中一动,將它抽了出来。拂去封面的灰尘,他小心翼翼地翻开。书页脆弱,散发著霉味,里面的內容是基於更早的苏联教材编译的,很多概念和表述已经落后,但其中关於pn结形成、载流子运动、电晶体放大原理等最基础的半导体物理知识,却阐述得相当清晰。
对於来自信息爆炸时代的谢明华而言,这些知识是他的常识,甚至可以说是刻在骨子里的东西。但在此刻,在这个半导体知识对绝大多数中国人而言如同天书的年代,这本简陋的小册子,却像一把钥匙,为他提供了一个將脑海中超前知识“合理化”引出的契机。
他如获至宝,立刻將这本小册子列为了实验室的“重要参考资料”,並要求所有核心技术人员,尤其是硬体小组的成员,必须轮流阅读和学习。
“同志们,”在一次內部学习会上,谢明华拿著这本小册子,神色严肃地对围坐在一起的赵健、老周、小张等人说道,“我们之前的工作,更多集中在系统架构和软体层面。但大家要清醒地认识到,无论是我们的『燁华计算机』,还是yh-dos,其运行的基础,是这些密密麻麻的集成电路,是这些被称为『半导体』的东西。”
他举起一块从旧设备上拆下来的、布满引脚的黑色塑料块:“我们用它,却未必真正了解它。这就像驾驶汽车,却不懂发动机的原理。短期或许可行,但长远来看,当我们想要优化性能、想要设计自己的『汽车』,甚至想要造出更先进的『发动机』时,这种不了解就会成为致命的瓶颈。”
他翻开小册子,指著上面的示意图:“这本书,讲的就是最基础的『发动机』原理——半导体。从硅材料的晶格结构,到掺杂形成p型和n型半导体,再到pn结的单向导电性,以及如何用pn结构成具有放大作用的电晶体……”
他开始深入浅出地讲解起来。他没有照本宣科,而是结合自己超越时代的理解,用更生动的比喻和清晰的逻辑,將半导体的微观世界描绘出来。他將pn结比喻成一道具有特殊权限的“关卡”,將载流子(电子和空穴)的运动比喻成“交通流”,將电晶体的放大作用比喻成用“小闸门”控制“大水流”。
这些形象的比喻,让原本觉得这些物理概念艰涩难懂的赵健、老周等人,眼中逐渐亮起了恍然的光芒。他们发现,这位年轻的谢主任,不仅软体设计能力超群,对硬体底层的理解,竟然也如此深刻!
“主任,您的意思是,我们现在用的这些集成块,里面其实就是成千上万个这样的微型电晶体和电阻电容连接在一起的”小张忍不住问道,脸上充满了惊奇。
“没错!”谢明华肯定地点头,拿起一支粉笔,在黑板上画了一个极其简化的反相器电路,“这就是最基本的大门电路。而更复杂的逻辑功能,比如与门、或门、寄存器,乃至整个运算器(a),都是由这些基本电路像搭积木一样组合而成的。所谓的集成电路(ic),就是把这些『积木』微缩化,刻蚀到一小片硅晶圆上。”
他顿了顿,目光扫过眾人震撼而专注的脸庞,拋出了一个更重磅的问题:“那么,大家有没有想过,如果我们自己能设计这些『积木』的组合方式,自己决定在这片硅晶圆上『刻』什么电路,会发生什么”
实验室里一片寂静,只有窗外传来的隱约的车间噪音。所有人都被这个大胆的设想震慑住了。自己设计电路自己决定刻什么那不就是……製造晶片!
老周深吸一口凉气,喃喃道:“这……这怎么可能那需要光刻机、需要扩散炉、需要超高纯度的硅材料……我们国內……”他摇了摇头,觉得这想法太过遥远。
赵健则是眼神炽热,年轻人特有的衝劲让他对这个想法充满了嚮往:“谢主任,您的意思是,我们未来有可能……朝著这个方向努力”
“不是可能,是必须!”谢明华斩钉截铁地说,声音不高,却带著不容置疑的力量,“yh-dos让我们在软体层面看到了自主的可能,但如果我们永远依赖国外的晶片,就像一个人掌握了精妙的剑法,却始终握著別人打造的、隨时可能被收回的剑。我们要想真正掌握自己的命运,就必须学会自己铸剑!”
他指著那本破旧的小册子:“这本《半导体器件物理基础》,就是我们学习『辨认铁矿』、『理解金属性质』的第一步。路要一步一步走。我们现在不具备製造晶片的条件,但我们可以先从理解它、设计它开始。从学习这些最基础的原理开始,从尝试用逻辑门搭建简单的功能模块开始。”
他环视眾人,语气放缓,却更加凝重:“这件事,短期內可能看不到任何成果,甚至会被外人嘲笑为好高騖远。但我希望,在座的每一位,都能有一颗敢於仰望星空的心,同时也要有脚踏实地的毅力。將半导体知识,作为我们701实验室每一个技术人员的必修內功,默默积累,静待时机。”
这次內部学习会,像一颗投入平静水面的石子,在701实验室核心成员的心中激起了持久的涟漪。从此,除了日常的编码和软体开发任务,阅读半导体资料、討论逻辑设计、用分离元件搭建简单电路进行验证,成了实验室里一项新的、半公开的“秘密修行”。
谢明华知道,让这些习惯了应用层开发的技术人员,骤然转向底层硬体的深水区,必然会有不適应和畏难情绪。但他更相信,一旦打开了这扇门,看到了门后那个由硅晶构筑的、充满无限可能的微观世界,总会有人被其魅力吸引,愿意追隨他踏上这条充满荆棘却意义非凡的征途。
而他,作为领路人,不仅要传递知识,更要点燃梦想。那颗关於“中国芯”的火种,他不仅要自己守护,还要小心翼翼地,传递给更多有能力、有志向的同行者。在这条註定漫长而孤独的路上,他需要同伴。而这本偶然发现的、破旧的《半导体器件物理基础》,正是他找到同伴,並引领他们看向星辰大海的第一座灯塔。