f大明的半导体产业的发展状态,是朱靖垣直接乃至重点关注的方向。
朱迪钚在个人计算机测试的时候,尝试独立开发网络游戏的时候。
朱靖垣在自己的办公室里面,隔三差五的接收和审阅相关产业的报告。
有晶圆生产厂、光刻机生产厂、半导体芯片生产厂……
还有微处理器设计行、账表芯片设计行、小型化的数据仓库设计行……
以及数据仓库生产厂、专用显示设备厂、配套外部设施厂等等……
半导体和微芯片产业主要工厂,以及微芯片计算机的配套工厂,都在过去的几年完成了建设。
然后这两年都在不断地优化工艺,陆续拿出了符合设计目标的产品。
朱靖垣认为,如何让一项技术,或者说是一个产业,能够迅速的实现和升级,通常有两个最重要的推动力。
一个是充足的资金和资源支持以及硬性需求,通常都来源于国家朝廷和军方以及科研机构。
另一个是相对充分的市场竞争环境,通常是广泛的市场需求和竞争环境。
而且,前者的作用主要体现在开拓和攻关中,后者的主要作用体现在推广和普及过程中。
朱靖垣记得,前世很多科普甚至考试题目中,“世界第一款微处理器”的问题答案,通常都被认为是te&nbp;4004。
但这实际上是一个错误的答案,或者说是一个不严谨的问题和答案。
1971年的4004其实是第一款“商业化”的微处理器,也就是在民用市场上公开销售的微处理器。
想要考察这个知识点的问题,也应该这样提问才算是准确。
真正的第一款实用的微处理器芯片,其实是f14战斗机上的中央空气数据计算机的芯片。
f14战斗机是1967年开始研制,1970年首飞的,显然比4004完成的更早。
与此同时,最早期的微芯片生产,有一个从实验室状态走出来,最后到量产普及的过程。
实验室中的微芯片在某种程度上可以说是“手搓”出来的。
由于早期接触式光刻机的天然结构缺陷,当时的芯片良品率只有可怜的百分之十。
而且在生产的过程中,会大量消耗光刻掩膜。
这导致生产出来的芯片的价格异常高昂,通常都是两三百美元起步。
美国空军在这个时代研发和普及导弹系统,导弹的导引头要使用大量的微芯片,关键还都是一次性的。
于是美国空军出钱,找人专门研究和改进了芯片生产工艺,研发出了投影式光刻技术。
解决了步进式光刻机的最大痛点,让芯片良品率提升到了百分之七十以上。
同时将光刻掩膜消耗数量降低了好几倍。
相应的,相同规模的芯片的最终生产成本,也从两三百美元直接降到了二三十美元。
有了这样廉价的成本,微芯片才有了在民用市场普及的机会。
大明朝廷现在也有着非常类似的需求。
泰西战争停止了,大明似乎是真正统一天下了,朱靖垣也开始大规模的裁军。
但是朱靖垣可没有撤销军队,也没有停止新型武器装备的开发。
大明四军都在全面列装和升级导弹系统,对微芯片的需求也在迅速而全面的飙升。
大明军械部正在按照大明皇帝的指示,根据大明空军和海军的实际需求,开始研发类似f14的第三代战斗机。
这种战斗机将会搭载专门的计算机,搭载早期的相控阵无线电探测设备。
新战绩上大量的新技术堆砌,意味着需要大量的半导体芯片。
即将发射的具有实用架子的地球同步通讯卫星,配套的运载火箭的通讯和控制设备。
也都需要有形成足够强大、功耗足够低、重量足够低的半导体微芯片。
应天微芯手搓的八三芯片,以及少量手搓的十六二芯片,一直在配合相关部门做相应的测试。
十六二芯片将会新一代飞机和战车以及战舰的计算机核心。
导弹的导引头所需的芯片,倒是要在八三芯片的基础上,专门开发的低成本量产芯片。
因为导弹导引头这东西真的是一次性的自杀式零件……
在这样的实际需求的基础上,朱靖垣利用自己原有的半导体知识,引导工部制定了半导体产业的布局。
从安康十五年下半年开始,到现在用了五年多的时间,逐步完成了现在这一整套的半导体产业链。
大公六年三月十五日,大明的九卿中分管工业的司空汪莱,专门来到了朱靖垣的办公室。
汇报大明半导体产业建设的阶段成果。
报告微芯片计算机的测试初步完成的消息,并请示是否开始正式部署微芯片计算机和互联网。
朱靖垣看了汪莱的简单报告之后,让他组织一个集中汇报和封赏会。
直接在奉天殿下的大明社稷库召开。
整个半导体产业的主要设备,主要的成品以及相关技术文件,全部正式存入大明社稷库。
汪莱不敢怠慢,马上回去组织。
马不停蹄的准备了二十天,最终把时间安排在了四月五日。
司空汪莱本身,以及工部和军械部的相关部门,相关工厂和设计商行的主要人员全部当场。
汪莱还安排了一批基层的有特殊贡献或者天赋的官吏和工匠参加。
这种安排显然是没有什么大问题的。
还让在应天微芯实训的朱迪钚有机会参加了这次汇报仪式。
四月五日上午九点,社稷库的大门敞开。
工部和礼部的礼仪人员共同主持,半导体产业的相关设备和技术文件,按照流程依次送入社稷库。
在这个过程中,汪莱和对应机构的人员代表,共同为大明皇帝朱靖垣介绍情况。
最先入库的东西,是半导体产业链的基础中的基础,硅晶和配套的生产设备以及技术文件。
硅晶片工厂首先要提炼出符合纯净度标准的硅晶柱。
然后将晶柱切割成一个个纤薄的硅晶片,并且要打磨出尽可能的光洁平整的表面,满足高精度的光刻的需求。
工厂为此专门研发了钝化研磨液,设计了专用的高精度电机和研磨设备。
打造出平整度符合标准的晶圆之后,工厂后续的任务是增大单个晶圆的尺寸,降低总体上的晶圆单位成本。
今天一同送入社稷库的产品,有最初完成的八十毫米晶片,还有最近才刚刚完成试生产的一百二十毫米晶片。
硅晶之后,是整个产业链上最关键的工具——光刻机和配套设备。
朱靖垣有着前世的记忆,对于光刻机这个产业非常的敏感,所以也是专门的重点关注过。
二十一世纪的高精度光刻机的生产行业,当然是当时全世界最尖端的科技产业之一。
但是光刻机也有级别,也有不同类型的用途。
只有少部分是最尖端的光刻机,被用于最顶级的半导体产业。
用于生产最新款的手机的、最新一代的电脑处理器、以及高端gpu芯片等等。
大部分的光刻机其实都在生产低工艺的芯片。
像是路由器芯片、各种智能家电芯片、声音解码芯片、车载电脑芯片、闪存芯片等等。
甚至于后者才是主力,产品产量远高于前者。
追赶最先进工艺的光刻厂,要花费极大量的成本用于购买最新的光刻机,用于最新的工艺实现和改进。
成熟工艺的光刻厂,只需要不断的接单生产就行了。
ad原来的光刻厂格罗方德,给ad生产处理和显卡的时候,因为没有利润都快倒闭了。
脱离了ad,专职干芯片代工之后,反而活的越来越滋润了。
主要是不需要投钱搞研发了。
光刻机产业也不是从一开始就如此高精尖的。
这个在行业刚刚起步的时候,也是没有特别高的准入门槛的。
毕竟,精度低的时候,很多事情都好说。
8086是三微米级的芯片,甚至可以用显微镜看到线路,可以直接手工画图仿制。
只要花钱花精力就能慢慢手搓出来。
但这种模式仅限于实验室状态,真的手搓不但效率低到离谱,关键是速度和良品率根本没有保证。
朱靖垣前世本土在七十年代就干过类似的事情。
想要真正的实用化,就必须要走标准化和批量化的道路,就要有配套的工业和技术体系,生产出能用的光刻机。
进而把老师傅手工刻印章的过程,变成工业时代的机械化的自动印刷。
后来由于某些原因放弃了这个过程。
这个世界的大明在过去的五年时间里初步走完了这个过程。
首先制作相对容易实现的早期的接触式光刻设备。
虽然接触式光刻的芯片良品率低下,单位成本高昂,但是可以尽快生产出实验性质的芯片,方便设计和改进。
然后一边测试和改进芯片设计,一边继续研发正式的投影式光刻机。
直到大公五年的时候,大明的投影式光刻机才终于定型了,目前可以实现两到四微米的生产工艺。
未来几年将逐步实现一微米级的生产工艺。
在朱靖垣前世的历史上,七十年代的te&nbp;8086处理器,就是用的三微米的生产工艺。
八十年代中后期的te&nbp;80386和80486处理器,用的都是一微米工艺。
光刻机的工作状态近似于印刷机。
有了光刻机之后,才能建设产业链的真正核心——半导体芯片厂。
所以在两代光刻机之后,被消息进入社稷库存档的,是一批生产出来的芯片,以及对应的设计文件。
其中最重要的产品当然是微处理芯片。
使用四微米工艺的八三型处理器,使用两微米工艺的十六二型处理器。
十六二的整体性能略微超过te&nbp;8086。
当然,两颗处理器在构架方面基本没有任何相似性。
朱靖垣没看过8086的设计图,也不记得鞥二处理器的设计细节。
十六二是大明工匠们自行开发出来的东西。
再加上大明的计算机底层逻辑,就跟前世的计算机有着很大差异。
所以按照朱靖垣前世的典型处理器分类标准,十六二这个处理器甚至不能简单的归类某个体系中。
既与te&nbp;86系的复杂指令集有明显不同,也不能算是ri体系的精简指令集。
总体看上去更像是将两个方向的特性糅合到了一起。
当然,这是朱靖垣带着前世的观点,以前世标准去看待这款新处理的结果。
这个世界的微处理器刚刚形成,微处理器的应用都还没有铺开。
微处理器的指令集应该如何设计,目前也是没有形成能够让所有人信服的公论。
也没有以复杂和精简的方式区分处理器指令集类型的习惯。
不过,在朱靖垣的记忆中,自己所了解的处理器指令集发展上,似乎出现了不同指令集互相借鉴的情况。
te和ad理论上都是复杂指令集,但是他们很早就开始借鉴ri的思路。
理论上应该属于简单指令集的ar体系,也随着市场需求越来越复杂而变得越来越复杂了。
ar的指令标准长度都可能要守不住了。
大明现在是以功能为导向,不明确追求某个方向上的极限,摸索着构建自己的指令集体系,似乎是殊途同归了。
所以朱靖垣也就没有对处理器开发做出直接干涉。
排在微处理器之后入库的芯片,是采用相同工艺的账表芯片,也就是朱靖垣前世熟悉的dra内存。
在目前的计算机发展阶段,账表芯片重要程度远比后世要高。
te其实就是做内存起家的。
大明负责生产账表芯片的工厂,在大公五年完成了六万六千五百三十六字账表芯片的量产。
按照1024进制折算一下就是64。
不过前世一个字节是八个比特,大明一个字卦是十六爻数,这个64在某种程度上相当于128。
账表芯片后面,是小型化的“数据仓库”,也就是缩小后的机械硬盘。
机械硬盘基本上是纯机械结构,是比较吃工业生产精度的产品,现在的大明在这方面有优势。
工部按照朱靖垣的提醒,设计了采用飞机机翼原理的飞行磁头,大幅度缩小了单位容量的硬盘体型和重量。
保险柜纳米大的硬盘的最大容量,已经可以做到一亿两千万字以上了,也就是128。
不过设计的个人微芯片小型个人计算机体型尺寸有限,暂时只装了一块一千六百七十七万字的硬盘,相当于16。
硬盘后面是显示器、机箱、主板、键盘、鼠标等配套设备。
以及将他们组合起来,形成的一个整体设备,微芯片个人小型计算机。
小型计算机的介绍,被汪莱交给了朱迪钚。
在社稷库内部,专门存放和展示微芯片计算机设备的大厅,摆放计算机的平台旁边。
朱靖垣面带微笑,看着自己的儿子打开了机箱侧板,有些紧张也有些兴奋的介绍计算机的情况。
这个主机箱的设计,朱靖垣提过几个简单的提示或者说要求。
最终的机箱的成品,或者说是这个计算机的主机外形,与后世比较大的全塔机箱非常类似。
外面看上去都是一个立起来的长方体铁盒子。
但是这个机箱内部的结构,却跟朱靖垣前世的主机有很明显的区别。
朱靖垣前世典型电脑机箱,最初是按照卧倒放置的方式设计的。
机箱里面的主板躺在底面上,其他功能版垂直插在主板上,整个体系的受力情况是非常稳定的。
同时卧倒的机箱上面,正好可以摆放巨大的显像管显示器。
但是液晶显示器普及之后,就没有人能够容忍卧倒的机箱单独占用巨大的桌面空间了。
所以很多厂商理所当然的把机箱立起来了,放在桌子边沿或者是桌子下面。
这个做法刚开始没有什么问题,早期的显示卡和散热器等外挂设备,重量都是相对较比较轻的。
就算是侧挂在主板上,也不会对主板造成什么影响。
但是随着时代发展,处理器和显卡的功率不断飙升,散热器和显卡重量也随之不断增加。
后来甚至出现了显卡和散热器都比主板还要大的情况。
于是就出现了主板被显卡和散热器拉弯的情况。
还有显卡自己的重量把自己的电路板压弯的情况。
由于个人电脑的存量过于巨大,相关产业的规模也是异常的庞大,涉及到了无数的配件厂商。
沿用了数十年的电脑机箱结构始终没有更新过。
朱靖垣预料到了这种令人无语的结果,从一开始就要求把机箱设计成立起来的。
同时还不准主板也立起来,要继续平放在机箱内部。
于是主机板就成了窄而长的样式,机箱内部被设计成了上中下三层的楼房形式。
最上面一层安装前后躺平的主机板,主机板上竖直安装处理器、账表芯片、显示芯片等功能芯片和插板。
以后显卡变大了,处理器散热器变大了,继续保持默认竖装的方式,能僵持他们变形的可能。
中间层目前全部是硬盘层,是占据了整个主机最大重量比例的部分。
最下层是安装电源和其他功能的空间。
由于目前各种零件的制作工艺都比较低,特别是硬盘的规模异常庞大。
整个机箱的高度达到了一米,前后宽度达到了八十厘米,整体侧向厚度也有三十二厘米。
这比朱靖垣前世的全塔机箱都要大很多。
不过随着工艺的不断改进,这个机箱的尺寸应该也能同步缩小的。
(本章完)
f。f