《薄荷热恋》沐知春

22、打造“量子芯” ###

　　#### 第二十三章：打造“量子芯”
　　挑战杯的奖杯被束之高阁，江知夏的野心却像野草一样疯长。
　　“陈默，那个USB摄像头不够用了。”
　　一天深夜，江知夏把玩着那个已经有些发热的传感器，突然说道。
　　“不够用？那可是我们拿特等奖的功臣啊。”陈默正趴在桌子上调试代码，头也不回地打趣道，“怎么，江大少爷嫌弃它长得丑了？”
　　“不是丑的问题。”江知夏站起身，在白板上画了一个圈，“是体积。我们要做的不是外挂的‘盾牌’，而是植入设备内部的‘心脏’。我要把它做成一颗芯片。”
　　“芯片？”陈默手里的鼠标停住了，“你是说，我们要流片？”
　　“对，流片。”江知夏的眼神里闪烁着狂热的光芒，“我要把激光器、调制器、探测器全部集成在一块指甲盖大小的硅片上。这才是真正的‘量子芯’。”
　　这个想法疯狂得令人发指。
　　对于本科生来说，流片通常是一个遥不可及的梦想。设计一颗芯片，需要昂贵的EDA软件授权，需要数百万美元的掩膜版费用，还需要漫长的制造周期。
　　“知夏，你清醒一点。”陈默泼了一盆冷水，“我们哪来的钱？就算李教授支持我们，几百万的流片费也不是一个小数目。”
　　“不需要几百万。”江知夏早就查好了资料，“现在有多项目晶圆（MPW）服务，我们可以和其他团队拼单。至于设计费……”他指了指自己的脑袋，“我们有脑子。”
　　说干就干。
　　接下来的三个月，江知夏和陈默仿佛人间蒸发了一般。除了上课，他们所有的精力都投入到了芯片设计中。
　　这是一场从宏观到微观的跨越。
　　以前他们是在面包板上接线，现在他们是在纳米尺度上“修路”。
　　江知夏选择了薄膜铌酸锂作为基底材料。这是一种神奇的材料，被称为光子学的“硅”，具有优异的电光效应，非常适合制作高速调制器。
　　“铌酸锂很难刻蚀。”陈默看着电脑屏幕上复杂的波导结构，眉头紧锁，“我们的工艺库支持得不好，很容易出现侧壁粗糙，导致光损耗。”
　　“那就用绝热拉锥结构。”江知夏盯着屏幕，手指飞快地在键盘上敲击，“把波导做得宽一点，再慢慢变窄，让光绝热地通过。虽然占地方，但损耗低。”
　　“可是这样芯片面积会变大，MPW拼单是按面积算钱的！”
　　“面积和性能，总要取舍。”江知夏坚定地说，“我要的是高性能。钱的事，我想办法。”
　　为了筹集流片费，江知夏把自己挑战杯的奖金全部投了进去，甚至还厚着脸皮向江折夏“借”了一笔巨款。
　　“哥，我在造芯。”江知夏在电话里说。
　　“我知道。”江折夏的声音听起来并不惊讶，“李教授跟我说了。缺钱跟我说，别把自己逼太紧。”
　　“不缺钱，缺命。”江知夏开着玩笑，但语气里满是决绝，“哥，如果这颗芯成了，我就真的入行了。”
　　设计阶段是最痛苦的。
　　江知夏自学了Lumerical和COMSOL两款仿真软件。每天对着电脑屏幕，模拟光在波导里的传播路径。
　　“这里有个模场失配。”
　　“那里的耦合效率太低。”
　　无数个夜晚，江知夏在实验室里对着屏幕上的光场分布图发呆。那些彩色的光斑，像极了布达佩斯夜空的烟火，美丽却难以捉摸。
　　有一次，为了优化一个光栅耦合器的结构，江知夏连续跑了48小时的参数扫描。
　　当他看到仿真结果终于达标时，他激动得直接从椅子上跳了起来，结果一头撞到了桌子上。
　　“哎哟！”
　　陈默闻声跑过来：“怎么了？芯片炸了？”
　　“没，撞头了。”江知夏捂着头，却笑得像个傻子，“陈默，通了！耦合效率达到了90%！”
　　设计完成后，就是漫长的等待。
　　数据发送给代工厂，经过检查、拼单、制造、封装……这一等，就是三个月。
　　这三个月里，江知夏患上了严重的“流片焦虑症”。他每天都忍不住去查快递信息，生怕芯片在运输途中被摔坏。
　　终于，那个黑色的防静电袋子送到了实验室。
　　江知夏颤抖着手，剪开封口。
　　里面是一块只有指甲盖大小的硅片，上面整齐地排列着几十个相同的图案。
　　这就是“量子芯-01”。
　　它看起来平平无奇，灰扑扑的，甚至有点丑。但在显微镜下，那些蜿蜒曲折的波导结构，却像是一座精密的迷宫，闪耀着科技的光芒。
　　“真小啊。”陈默感叹道，“我们以前那个大盒子，现在都缩到这里面了。”
　　“别急，上电测试。”
　　江知夏把芯片固定在测试架上，接上光纤，连上激光器和示波器。
　　这一刻，整个实验室的空气仿佛都凝固了。
　　“激光器开启。”
　　“电压加载。”
　　江知夏的手心里全是汗。他盯着示波器的屏幕，屏住了呼吸。
　　一秒，两秒，三秒……
　　屏幕上出现了一条直线。
　　没有信号。
　　“怎么回事？”陈默的声音有些颤抖，“是不是光纤没对准？”
　　江知夏没有说话，他的眼睛死死盯着那条直线。
　　突然，直线跳动了一下。
　　紧接着，一串杂乱无章的波形跳了出来！
　　“出来了！”陈默尖叫起来，“有信号！真的有信号！”
　　江知夏看着那串波形，眼泪不争气地流了下来。
　　那不是普通的噪声，那是真空涨落的声音，是量子力学在硅片上跳动的脉搏。
　　“成功了……”江知夏喃喃自语，“我们真的造出了一颗量子芯片。”
　　他们连夜进行了测试。
　　这颗“量子芯-01”，虽然尺寸只有几毫米，但性能却惊人地稳定。随机数生成速率达到了100Mbps，比那个USB摄像头版本快了上百倍，而且功耗降低了90%。
　　“这才是真正的‘平民武器’。”江知夏抚摸着那颗芯片，就像抚摸着自己的孩子，“以后，它可以装进手机里，装进汽车里，装进任何需要安全的地方。”
　　那天晚上，江知夏给这颗芯片拍了一张照片，发给了江折夏。
　　配文只有一句话：【哥，我有“芯”了。】
　　江折夏回复得很快：【恭喜。但这只是开始。接下来，你要想的是，怎么让它量产。】
　　量产。
　　这两个字像一座大山，压在了江知夏的心头。
　　实验室里的这颗芯片，是手工封装的，成本依然很高。如果要真正商业化，必须解决良率、封装、测试等一系列工程问题。
　　“知夏，有个好消息。”陈默拿着手机跑进实验室，“李教授说，学校正在筹建一条光子芯片的中试线。如果我们的芯片能进去流片，成本可以降低一半！”
　　“中试线？”江知夏眼睛一亮，“什么时候建成？”
　　“明年。”陈默说，“而且，李教授推荐我们参加一个全国光子芯片设计大赛。如果拿奖，就能优先进入中试线。”
　　“参加！”江知夏毫不犹豫，“这次，我们要拿第一。”
　　他看着桌上的“量子芯-01”，眼中闪烁着新的野心。
　　从面包板到芯片，他跨越了物理的鸿沟。
　　从芯片到量产，他将跨越工程的深渊。
　　这条路很难，但他已经不再害怕。
　　因为他手里握着这把“钥匙”，一把开启量子时代大门的钥匙。
　　而大门后面，是一个全新的世界。
　　（本章完）