บนขอบหน้าผาของโลกเซมิคอนดักเตอร์

ความจริงอันโหดร้ายของการผลิตชิปก็คือแนวทางแบบดั้งเดิมที่ใช้ซิลิกอนนั้นถูกจำกัดอยู่เพียงที่ขนาด 5 นาโนเมตรและ 3 นาโนเมตรโดยเครื่องจักรลิโธกราฟี EUV ซึ่งทุกๆ นาโนเมตรที่เพิ่มขึ้นจะต้องใช้เงินลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม ทีม Fudan เลือกเส้นทางของเซมิคอนดักเตอร์สองมิติ ซึ่งก็เหมือนกับการแกะสลักบันไดใหม่บนหน้าผาสูงชัน วัสดุไดซัลไฟด์โมลิบดีนัมซึ่งมีความหนาเพียงสามชั้นอะตอม ทำให้สามารถเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนได้เร็วกว่าซิลิกอนถึงห้าเท่า โดยมีการใช้พลังงานในโหมดสแตนด์บายเพียง 20% ของชิปทั่วไป ความแม่นยำในระดับ "การวาดภาพบนกระดาษข้าว" นี้ยังคงเหลืออยู่ วิทยาศาสตร์ นิตยสารที่ประหลาดใจกับการที่มัน "นิยามขอบเขตของฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์ใหม่"

การก้าวกระโดดเชิงควอนตัมที่เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ

เมื่อมองย้อนกลับไปที่วิวัฒนาการของเทคโนโลยีนี้ เปรียบเสมือนมหากาพย์แห่งความพากเพียรทางวิทยาศาสตร์ของจีน ในปี 2015 เมื่อทีมงานได้ขยายวัสดุ 2 มิติบนเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วเป็นครั้งแรก เพื่อนร่วมงานจากนานาชาติได้ประกาศว่า "การผลิตจำนวนมากจะใช้เวลาอย่างน้อยสองทศวรรษ" ภายในปี 2021 พวกเขาได้ใช้ขั้นตอน AI เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอินเทอร์เฟซชั้นอะตอม ทำให้ผลผลิตของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นจาก 37% เป็น 89% และตอนนี้ ชิป "Wuji" ได้ทำลายข้อสงสัยทั้งหมดด้วยการทำงาน 4.2 พันล้านครั้งต่อวินาที ที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นคือ 70% ของกระบวนการของพวกเขาใช้ประโยชน์จากสายการผลิตซิลิกอนที่มีอยู่ ขณะเดียวกันก็ฝังสิทธิบัตรที่เป็นกรรมสิทธิ์มากกว่า 20 ฉบับไว้ในขั้นตอนที่สำคัญ กลยุทธ์ "ล่องเรือในทะเลด้วยเรือยืม" นี้ทำให้เครื่องพิมพ์หิน EUV มูลค่า 120 ล้านเหรียญดูยุ่งยากและล้าสมัยทันที

พายุอุตสาหกรรมเงียบที่อยู่เบื้องหลังการปฏิวัติพลังงาน
นอกเหนือจากข้อมูลในห้องแล็ปแล้ว การปฏิวัติอุตสาหกรรมแบบเงียบๆ ก็กำลังก่อตัวขึ้น เมื่อกราฟการใช้พลังงานของชิป "Wuji" ปรากฏขึ้นในการประชุมเชิงกลยุทธ์ที่ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนชั้นนำ สายตาของผู้นำอุปกรณ์ IoT ก็สว่างขึ้น: "พลังงานสแตนด์บายนี้สามารถเพิ่มอายุแบตเตอรี่ของสมาร์ทวอทช์ได้สามเท่า!" ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตรถยนต์ก็สนใจประสิทธิภาพที่เสถียรของชิปนี้ในอุณหภูมิที่รุนแรงตั้งแต่ -40°C ถึง 125°C นัยที่ลึกซึ้งกว่านั้นอยู่ที่ความเข้ากันได้ของเซมิคอนดักเตอร์ 2 มิติกับสายการผลิตซิลิกอนที่มีอยู่ ซึ่งหมายความว่าจีนอาจก้าวข้ามช่องว่าง EUV และใช้กระบวนการ 28 นาโนเมตรที่ครบถ้วนสมบูรณ์เพื่อผลิตชิปพลังงานต่ำพิเศษที่เทียบเท่ากับประสิทธิภาพ 5 นาโนเมตร

วิภาษวิธีใหม่ของการแข่งขันทางเทคโนโลยี

ผู้สังเกตการณ์จากตะวันตกกำลังประเมินตรรกะด้านนวัตกรรมของจีนใหม่อีกครั้ง: ในขณะที่ ASML ทุ่มเทการวิจัยและพัฒนาเครื่องจักรผลิตชิปขนาด 2 นาโนเมตร นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนได้พิสูจน์แล้วด้วยวัสดุ 2 มิติว่า "ความหนาสำคัญกว่าพื้นที่" ในขณะที่ TSMC แกะสลักทรานซิสเตอร์หลายล้านล้านตัวลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ทีมงานของมหาวิทยาลัยฟู่ตั้นได้สร้างทางด่วนอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ระหว่างชั้นอะตอม กลยุทธ์ "ต่างคนต่างต่อสู้เพื่อทางของตน ฉันต่อสู้เพื่อทางของตน" นี้กำลังสร้างปรัชญาการอยู่รอดใหม่ในอุตสาหกรรมชิป เพราะในตลาดมูลค่าหลายล้านล้านดอลลาร์อย่างเช่นอุปกรณ์สวมใส่และเอดจ์คอมพิวติ้ง ผู้ใช้ไม่สนใจว่าชิปจะมีขนาด 7 นาโนเมตรหรือ 70 นาโนเมตร พวกเขาเพียงสนใจว่าอุปกรณ์นั้นสามารถใช้งานได้นานสามปีโดยไม่ต้องชาร์จหรือไม่

ในช่วงเวลาสำคัญทางประวัติศาสตร์ที่กฎของเกมถูกเขียนขึ้นใหม่ บางทีเราอาจจำเป็นต้องพิจารณาความหมายที่แท้จริงของ "การแซงหน้าเส้นโค้ง" ใหม่ นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนใช้เวลากว่าทศวรรษในการสร้าง "หอคอยบาเบล" ที่ไม่ขึ้นกับ EUV ในโลกควอนตัมของวัสดุสองมิติ เมื่อชิป "Wuji" ส่งสัญญาณครั้งแรกในห้องทดลอง มันไม่เพียงแต่ทำให้เห็นอนาคตของชิปในประเทศเท่านั้น แต่ยังทำให้เห็นความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งสำหรับมนุษยชาติที่จะผลักดันขีดจำกัดของฟิสิกส์อีกด้วย ท้ายที่สุดแล้ว ในสายน้ำแห่งวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีอันยาวนานนี้ ไม่เคยมีความจริงเพียงหนึ่งเดียว เช่นเดียวกับที่โลกของชิปไม่เคยถูกสร้างมาเพื่อให้ซิลิกอนเป็นคำตอบเดียว การปฏิวัติอันเงียบงันครั้งนี้จะเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกหรือไม่ บางทีคำตอบอาจอยู่ในคำพูดของศาสตราจารย์โจวเผิง: "เมื่อเราหยุดหมกมุ่นอยู่กับการไล่ตามไฟท้าย ในที่สุด เราก็ได้เห็นดวงดาวและท้องทะเล"