第11章求助
第二天一早,王恪就联系到中为的张为民,求教电磁干扰方面的知识,老张说他们主要是做应用层研究,对于现代无线通信的基础原理和理论,还是得找专业人士,他们公司曾邀请过中科院半导体所的黄明所长做过培训,于是老张干脆把黄所长的地址给了他,并为他引荐,让他直接去半导体所上门求教。
在老张的联络下,王恪按照约定的时间,来到了中国科学院半导体研究所。路上王恪还特地搜索了这个研究所和黄所长本人的照片。
中科院半导体所成立于六十年代,在我国半导体科技发展的各个历史阶段都曾做出过重大贡献,比如研制出中国第一只锗晶体管、硅平面晶体管、半导体固体组件;研发出第一根锗单晶、硅单晶、砷化镓单晶;制造出第一台硅单晶炉、区熔炉等等……取得了一系列重大原创性成果,是一所集半导体物理、材料、器件及其系统集成应用于一体的国家级半导体科学技术的综合性研究机构,对这几年迅猛发展的“中国芯”也有着重要贡献。这次约见的黄明所长,更是国内半导体领域的权威,获得过多项国际和国家级荣誉。
半导体所位于清华东路,毗邻清华大学,进入大门的瞬间,王恪的视线被一组色彩鲜艳的科普知识讲座宣传板吸引了。板报上展示的内容包括《半导体的世界》、《芯片的微观奥秘》和《如果灯泡能通信,你想让它做什么?》等引人入胜的话题...
走近一看,原来是中科院组织的公众科学日活动,活动旨在通过向全国中小学生开放参观体验,激发他们对科学的兴趣和关注。整个活动是由中科院旗下的36个科研院所联合举办的,目的是让年轻一代能够在早期阶段就近距离接触前沿科学,体验到科学研究的魅力和乐趣。
进入半导体实验室,里面的大屏上还在投影着ppt,标题是《半导体纳米线与量子计算机、分子束外延设备》,陆续有完成实验的中学生从实验室出来,边向一个人鞠躬致意、边往外散去。看到这些,王恪心中不禁涌现出一丝羡慕,自己年轻的时候,可没有这么好的机会,能够近距离观摩最新的科技成果和研究设备,也让他们从小培养了对科学的热爱和探索精神。
王恪对着手机上的照片辨认,这个人应该就是黄所长了。黄所长的面庞消瘦,戴着一副厚重的眼镜,身穿一件整洁的衬衫,袖口随意卷起,下面配上一条便于活动的裤子,显示出他在繁忙工作中的实用主义。此刻,黄所长正忙碌地指挥助手收拾一堆不认识的实验仪器。这些仪器上贴着标签,如“微米级投影光刻机”、“离子注入机”、“干法刻蚀机”、“软x射线曝光机”等,全都是王恪从未听说过的科研设备。看到黄所长好像要走,王恪赶紧快步走上去毛遂自荐。
“奥,你好,老张给我说了,进来吧。”黄所长将王恪引入旁边的办公室,里面只有一张整洁的办公桌和几把舒适的会客椅,一副醒目的题词赫然挂在那儿:“宏微交替,物穷其理”,整个办公室布置虽然异常简单,但给人一种不萦于外物的感觉。
“我和老张是老朋友了,有什么问题就问吧,小伙子。”两边落座后,黄所长开门见山,似乎不喜欢废话。
王恪将灵境眼镜遇到的通讯干扰问题简单描述了下,包括他的一些分析和猜想。黄所长听完,深深看了他一眼,然后语气转冷的说道:“小伙子,要不是你是老张推荐的,我就要下逐客令了,因为你说的这些完全不符合现有无线通讯基础理论。”
看着王恪略显尴尬的样子。黄所长叹了口气,毕竟是老张介绍过来的人,应该不是不学无术之辈,他想了想,斟酌着开口:
“我不知道你在通讯领域的造诣和水平,所以先简单普及下基础知识,无线通信的介质是电磁波,不管你使用的移动网络、wifi、蓝牙、红外还是zigbee,其区别就是频率不同,所以能干扰电磁波的也是电磁波,现实世界中,主要有以下几种:
一是自然现象,如雷电、太阳黑子活动、宇宙噪声等;二是工业噪声,如工业生产过程中的电气设备和机械运转时产生的电磁波和噪声等;三是其他无线电通信设备,如大功率的广播、电视、雷达等;其他还有诸如生物电磁、辐射干扰、地线回流、磁场耦合等。
但不管是那种干扰,其屏蔽的思路也很简单,要么使用静电屏蔽,用一个空腔导体把外电场遮住,也不使电器设备对外界产生影响;要么使用静磁屏蔽,利用高磁导率的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场。”
黄所长停下来喝了口水,继续道:“所以你说的这种情况,在使用电磁屏蔽器的情况下,仍有电磁信号可以进来,要么就是功率特别大,那包括手机在内的所有无线设备都会受到干扰,不可能只影响你的眼镜产品;要么就是一种不依赖电磁波的新型通讯技术,比如光通信、引力波通讯、以及传说中的亚原子级通讯等,姑且不论这些技术目前还无法实现,就算能实现,这些信号又为何只定向干扰你的灵境眼镜呢?如果这有这种技术,我也很想学习啊!”黄所长最后还不忘揶揄一句。
顿了顿,可能觉得刚才的话有些强硬,黄所长缓了缓口气:“当然,问题还是要解决,如果你说的确实是真的,那么在干扰源来源及原理不明的情况下,建议增加备用通讯信道,如果主信道出现问题的时候,则支持自动切换。此外,还可以尝试利用趋肤效应减小导体表面的电磁效应。”随后又跟王恪推荐了下具体的设备型号。
黄所长的脾气虽然臭,但好歹还是给王恪提供了一个治标不治本的办法,可以暂时性的解决当下的问题,这就够了。看到黄所长起身准备送客,王恪想着来都来了,赶紧把以前一直想问的算力问题也向所长请教。
“黄所长,我还有一个问题想请教,我们的灵境眼镜,对于大规模深度学习模型的训练和推理计算,需要具备高性能的计算能力,以实现快速和准确的数据处理。通常需要使用gpu加速的高性能计算设备来满足这一需求。目前,虽然国产芯片已经突破4ns制程,但算力感觉还是不够,请问咱们什么时候能生产出算力更高的芯片?”
“你这个问题问的还算正常。”黄所长又坐了下来,想了想,叹了一口气,说道:
“芯片的制造就像是在指尖大小的区域建造摩天大厦,随着芯片制程越来越小,当摩尔定律走到极限时,物理规律也由宏观转为量子效应,从10ns开始,量子隧穿效应和短沟道效应越来越明显,因为量子其实是概率存在,当晶体管足够微小时,便没有足够能力约束电子沿着设计好的路线前进,进而出现电子散溢导致的发热以及计算错误,这是物理规律的极限,而不是制造工艺的极限。想想双缝衍射试验和海森堡不确定性原理,在微观领域,上帝都在掷骰子,我们想约束骰子在设计好的高速公路上行进,太难了,只能不断研究和探索。”
对芯片制造和量子理论一知半解的王恪听的云里雾里,忍不住问道:“真有那么难吗?”
黄所长瞥了他一眼:“你听说过观察者效应吗?电子的双缝干涉实验证明:有观察者和无观察者时,物质的形态是有差异的。无观察者时,电子通过双缝,出现干涉图样,这是波的特性。而有观察者时,则不会出现干涉图样,显示出粒子的性质。电子仿佛知道了自己被观察了,乖乖地做回了粒子,这就是经典的量子理论。科学界有太多我们无法解释的事情了,难怪牛顿晚年都信奉了上帝。”
看到王恪担心的表情,黄所长会心一笑:“我肯定不会,也希望你不会,正因为有疑问,我们才要研究他,这才是科学研究的乐趣和真谛!”