稳态微束和猫咪制导炸弹
文章来源: 朱头山2023-09-28 09:31:53

华为突然宣布搭载全新麒麟9000s处理器的Mate60Pro手机超前开售,引发全网热议。中国手机新机型引发全球关注的焦点在于中国“芯”,多国消费者将其视为华为在美国科技封锁后的重大技术突破。这个消息自然引起美国的关注,迅速进行拆机,检验华为新机。拆机结果显示,芯片确实是7纳米的,功能达到5G要求。手机部件的90%是中国国产。

但麒麟9000s芯片到底是怎么做成的,美国还是不太清楚。首先是设计方面,因为美国已经禁止了中国使用其芯片设计软件,一种情况是中国使用黑客技术盗版使用该软件,另一种情况是中国自己开发出了芯片设计软件。其次,因为中国已经没有了荷兰产的EVU机器(以前出口的因为荷兰公司停止了技术支持,也无法使用了),而中国自产的光刻机最多能刻24nm, 其中有个可能,是使用现在仍然允许出口的旧式机器,采用重复瀑光的技术制成。但这个技术,美国公司曾试过,良品率太低,没有经济可行性!但从华为的出机规模,麒麟9000s芯片已经支持了低档机,似乎达到量产规模。 中国是怎么做到的?

人类的创造性是无限的,尤其在激烈竞争,国家不计工本支持的情况下。二战中,各国在生死存亡的竞争下,都发展出了很多新式的技术,科技的发展比平时快了好多倍。其中也有一些奇思妙想。

二战时代的炸弹都不是制导的,无线电的应用,出现了一些半制导的技术。如德国的Friz-X, 投弹后需要投弹员手动操纵炸弹指向目标,如果受到干扰,或直接将飞机打落或驱离,炸弹就像断了线的风筝,不知去向了。一直到现在还在用的很多反坦克导弹,还采用这种原理,只不过有的用导线,避免了干扰。当然现在有了发射后不管的全自动制导技术。

当时有人突发奇想,利用猫的本能发明了一种猫咪制导炸弹。猫被从空中抛下后,会本能采用一套复杂的动作,不但保证其不会摔死,还能不落到水里。这个设计,就是将猫联动着炸弹从飞机上抛下。猫的本能滚动,能使其带着炸弹落到船上而不是水里,如果高度足够,就成了一颗空对舰导弹。

替代技术也有一些奇思妙想。二战时代,日本占领了东南亚,英美失去了橡胶来源,美国开发了一种叫guayule的植物,能有效生成大量橡胶,满足了战争的需要。德国缺油,就开发出煤制油的技术,也一定程度满足了需要。

因此,中国开发出意想不到的的新技术或替代技术的可能性,也是存在的。比如最近中国清华大学的研究团队正在与雄安新区政府积极讨论选定建设地点,为粒子加速器驱动的巨型芯片工厂这个前沿项目提供支持。与荷兰在一台机器上集中了所有的功能不同,中国的项目需要通过在一个巨大加速器周围建立多台光刻机的巨大工厂来实现高精密芯片的本地化生产。

稳态微束(SSMB)是一种新型加速器光源,由激光操控储存环中的电子,可形成具有精微纵向/时间结构的电子束团,即微聚束。通过有机结合微聚束辐射的强相干特性以及储存环内电子束的高回旋频率特性,SSMB光源可提供高平均功率、窄带宽的相干辐射,波段可覆盖从太赫兹到软X射线,具有巨大的科学及产业应用前景。

SSMB的原理是利用激光与电子束之间的相互作用来形成微聚束。激光会将电子束中的电子聚焦到一个很小的空间内,形成微聚束。微聚束的长度可以达到纳米级,这使得它具有很强的相干性。

SSMB光源具有以下优势:

高平均功率:SSMB光源的平均功率可以达到传统同步辐射光源的数百倍,这使得它可以用于各种要求高平均功率的应用。
窄带宽:SSMB光源的带宽可以达到纳米级,这使得它可以用于各种需要高分辨率的应用。
强相干性:SSMB光源具有很强的相干性,这使得它可以用于各种需要高相干性的应用。

SSMB技术仍处于发展阶段,但已经取得了许多进展。清华大学唐传祥教授团队在2021年首次实现了SSMB光源的实验验证,并在2022年建成了中国首台SSMB-EUV光源。SSMB技术具有巨大的潜力,有望在未来彻底改变加速器光源的发展。

以下是SSMB光源的一些具体应用:

**芯片制造:**SSMB光源可以用于芯片制造中的光刻工艺。SSMB光源具有高平均功率和窄带宽的特点,这使得它可以用于制造更高精度和更小尺寸的芯片。
**医疗诊断:**SSMB光源可以用于医疗诊断中的成像技术。SSMB光源具有高分辨率和高相干性的特点,这使得它可以用于生成更清晰和更准确的图像。
**材料科学:**SSMB光源可以用于材料科学中的表征技术。SSMB光源具有高亮度和高能量的特点,这使得它可以用于研究材料的结构和性能。
**生物学:**SSMB光源可以用于生物学中的成像和表征技术。SSMB光源具有高分辨率和高相干性的特点,这使得它可以用于研究生物体的结构和功能。

我不是说这次华为的7纳米芯片是SSMB做的, 而SSMB也只是一种公开了的思路。国家投资那么大,而且在打破美国芯片封锁这方面,国内难得在民间,私营企业和国家做到了一条心,想出点如猫咪炸弹那样的奇思妙想,是完全可能的。就像上面说的SSMB,目前还是一个概念,但在国家利益的驱使下,国家投入巨大投资和人力资源使之成为现实的可能性是存在的,就如美国二战时期的曼哈顿计划,如果不是战争的压力,恐怕是很难成功的。

有人总结了冷战时代的美苏科技竞争,结论是苏联失败的根本原因,是其发展不是市场导向的。苏联也有很多奇思妙想,但没有做成有市场盈利的产品,从而后继乏力。至于国家的支持,应该不是苏联失败的原因,而是有助于其技术进步的因素。

中国目前有一个巨大的国内和国外市场,也有一定程度的国内竞争。在芯片领域,中国是主要采用鼓励私营公司竞争,而不是将钱全部投向国营公司的方法应对的,就像在电动汽车,互联网公司一样。在这个过程中,会出现骗钱的现象,但因为竞争,和需要在市场上胜出,胜利者必须是货真价实的,出现像苏联那样被拖入泥潭完败的可能性较小。 

华为新手机热卖,对美国是个不祥之兆。这预示着中国的芯片,会有一个巨大的市场利润支持,而不仅仅靠国家补贴。中国政府煽动的对美国的仇恨,很多是没有根据的,但在芯片封锁上,那是来自于事实。美国并没有多少上得了台面的理由,来justify其动机。在中国民众中激起的爱国主义热潮,对美国在芯片战中的地位,是一个不利的因素。比如说,一个人可能宁可买价高质次的华为手机,而不买性价比更高的苹果手机。不会人人如此,但如果这样的人比例高了,就会给华为一个很大的支持。

历史上看,美国对苏联的技术封锁很成功,对中国就不行。比如当年不让中国参加国际空间站,结果中国自己建成自己的空间站。美国对中国高端制造业的出口限制,迫使中国企业转向自主研发,从而提高了中国企业的技术水平。如今,中国已经在许多高端制造领域取得了突破,例如新能源汽车、无人飞机等。美国是全球人工智能领域的领先者,但美国对中国人工智能企业的投资限制,导致中国人工智能企业的融资渠道受到影响。这反而促使中国人工智能企业更加注重自主研发,从而取得了一些突破。如今,中国已经成为全球人工智能领域的重要力量。

美国既往对中国技术封锁的失败,原因主要有以下几点:中国政府高度重视科技创新,并为科技企业提供了大量的支持。中国企业在自主研发方面取得了长足的进步,能够在许多领域实现自主可控。科技产业的全球化,使得中国企业可以利用全球资源和市场,从而加速自身的发展。中国巨大的国内市场,使得科技发展能迅速进入市场,得到进一步发展的利润和动力。

美国应该想想其他办法了!