第36章 华国科学家们智慧的闪光（求月票！）

第36章 华国科学家们智慧的闪光（求月票！） (第2/2页)

和这个情况也不符。
　　
　　另外场致发射电子流难以像热电子管的栅极那样精确调控。
　　
　　也不太像。”
　　
　　别说什么华国科学家在那个时间点不知道场致发射。
　　
　　X光就是基于场致发射原理研发出来的，1961年冷阴极X射线管已经在医学和工业中实用化了，1958年华国科学院物理所就开始研究X射线管了。
　　
　　其实在早年间，华国在很多前沿技术领域都有跟踪，甚至是追赶。
　　
　　夏培肃接着说：“另外一种是光电发射，光电发射也就是光子激发材料表面电子，使其克服功函数逸出。
　　
　　这个是靠爱因斯坦的光电效应理论，但它需要外部光照射阴极。同样不太符合。
　　
　　但我之所以说电子管的可能性不能排除，是因为它太先进了，先进到超出我们当下的认知，万一是我们所不知道的电子管类型，我们因为误判而导致浪费时间，那样就太糟糕了。
　　
　　对我们而言时间就是生命。”
　　
　　吴锡九补充道：“从现在来看，至少它不是我们所了解到的任何一种类型的电子管。
　　
　　另外一个方向是晶体管，从功耗来看它更像是晶体管。
　　
　　像我1955年的时候还在阿美莉卡念书，我在学术期刊上看到的TRADIC计算机，就和这个类似，体积小、功耗低、运行电压低，且无需预热。
　　
　　当然我说的体积小是和电子管计算机比起来，从过去要占整整一个仓库，缩小到一个房间。
　　
　　包括TRADIC的内部电路图和这个也很像。”
　　
　　TRADIC，TransistorizedAirborneDigitalComputer，晶体管化机载数字计算机，由贝尔实验室为阿美莉卡空军开发的第一台全晶体管计算机，其开发始于1951年，并于1954年完成。
　　
　　多说一句，这台设备虽然是给空军打造的，但它并没有被藏着掖着，1955年3月14日，贝尔实验室通过新闻发布正式宣布TRADIC为“第一台全晶体管计算机”，并配有照片，就是上图。
　　
　　包括《大众电子》的1955年6月刊也报道了TRADIC，称其为“超级计算机”。
　　
　　当时在麻省理工念书的吴锡九不知道TRADIC才不正常。
　　
　　“但还是不符合常理，虽然晶体管能够进一步小型化，但小到这个程度，还是超出了我的想象。”
　　
　　晶体管于1947年由贝尔实验室发明，1950年代进入实用化阶段。
　　
　　TRADIC计算机使用了约700个晶体管。
　　
　　1958年，德州仪器和仙童半导体的分别发明了集成电路，将多个晶体管集成到单一芯片上。
　　
　　但哪怕是仙童的创始人罗伯特，他也只觉得未来能够集成数千个晶体管顶天了。
　　
　　无论如何都想不到能集成到纳米级。
　　
　　更别说此时华国对晶体管的认识还仅仅停留在不稳定的毫米级。
　　
　　“咳咳，抱歉，我说两句。”谢希德举手道：“我认为我们不能浪费时间，要勇于做出判断，咳咳。”
　　
　　谢希德是麻省理工学院的博士，也是复旦第一位女校长，常年从事表面物理和半导体物理的理论研究，56年被借调到燕京大学参与筹建半导体专业组的工作，58年的时候又回到申海。
　　
　　她比燕京的专家们到的还要更早一点，在身体不适的情况下还是选择举家来攀枝花工作。
　　
　　她说：“从理论的角度，它应该就是晶体管。
　　
　　基于量子力学，硅的禁带宽度是1.12eV和晶格常数是0.543nm，这二者已经被精确测定了。
　　
　　晶体管的核心是PN结，通过掺杂控制电子和空穴的运动。
　　
　　PN结的数学模型，描述了载流子扩散和漂移。而固体物理研究表明，材料的物理性质可能随尺寸减小而改变。
　　
　　薄膜和微粒的研究已涉及微米级效应。海森堡测不准原理和波粒二象性表明，电子在微小尺度下表现出波动性，具体到纳米级会出现量子隧穿效应。
　　
　　也就是硅晶体的晶格常数约为0.543纳米，原子间距在0.2-0.3纳米之间。理论上，晶体管的最小尺寸可能接近几个晶格单位，也就是纳米级。
　　
　　一个10纳米的结构能够包含18-20个硅原子。
　　
　　而载流子运动，电子和空穴的平均自由程在硅中约为10-100纳米。
　　
　　若晶体管尺寸缩小至此范围，载流子仍可有效传输信号，理论上支持纳米级运行。
　　
　　PN结的耗尽区宽度会随掺杂浓度增加而减小。固体物理表明，通过高掺杂和强电场，耗尽区可缩小至纳米级，维持开关功能。
　　
　　电子的德布罗意波长在常温下约为10到50纳米。当器件尺寸接近这一尺度，量子效应会显著影响电子行为。
　　
　　这暗示了晶体管可能在纳米级运行，但也可能面临干扰。而树莓派的存在，让我意识到，晶体管就是能够在纳米级运行。
　　
　　另外固体物理研究表明，尺寸减小时，表面原子占比增加，这为小型化提供了理论依据。
　　
　　也就是说如果制造工艺突破微米限制，晶体管尺寸是可以接近晶格尺度。
　　
　　我去年看了费曼的书，他在《底部有无限空间》中提出，物理规律允许在原子尺度操作器件。
　　
　　里面提到了用原子堆砌电路的可能性，这与纳米级晶体管理念契合。
　　
　　你们明白吗？虽然我们不知道它是怎么制造出来的，是怎么实现的制造工艺的突破，但我认为就是晶体管。
　　
　　这是理论物理给我的启发。
　　
　　这设备，我相信阿美莉卡有，苏俄也有，我们应该是最晚拿到的，我们如果要追赶他们，无论是复刻，起码做到微米级的晶体管，也得尽快确定方向。
　　
　　我以我的专业判断，它就是纳米级的晶体管，我们得沿着晶体管集成化、小型化的路线走下去。
　　
　　我们没有多条技术路线探索的时间，也没有多条技术路线同时并进的资源。
　　
　　我们现在这里看似很多人，但如果分散，只会把白白的时间窗口浪费掉。
　　
　　我认为它就是晶体管！而且就是纳米级的晶体管以我无法想象的方式堆叠在这块小小的设备上。”
　　
　　林燃如果能听到当下华国科学家们的推测，一定会欣慰的开怀大笑。