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張首晟的研究到底和芯片有沒有關係?

http://finance.sina.com   2018年12月06日 04:49   北京新浪網

  來源:科技日報

  記者:張蓋倫

  6日,華裔物理學家張首晟教授家人發表聲明,在與抑鬱症頑強對抗後,張首晟於1日意外離世。

  幾乎所有人都感到震驚,於是“陰謀論”再度甚囂塵上。

  有人列出了一系列似是而非的時間節點,顯得張首晟的去世彷彿和芯片產業有着千絲萬縷的聯繫。連12月3日荷蘭ASML供應商的火災,也成爲陰謀論中的一環。

  有媒體在闢謠中指出,張首晟的研究與芯片沒有直接關係。

  可以說沒有直接關係,但確實有關係。

張首晟 資料圖張首晟 資料圖

  張首晟的兩大主要貢獻,一爲發現量子自旋霍爾效應,二爲提出拓撲絕緣體理論。

  這兩者和信息技術產業是有關係的。

  張首晟曾經打過一個比方:電子在芯片裏的運動,彷彿一輛輛跑車在集市行駛。它們跑得雜亂無章,橫衝直撞,路線也是彎彎曲曲;於是不斷碰撞,消耗能量,產生熱量。

  筆記本工作時間一長,你能感覺它在發燙,就是這個道理。

  但在極低溫和強磁場條件下,電子可以保持有秩序的運動狀態。那麼,能不能在正常條件下,讓電子像高速公路上的汽車一樣,在單向車道上按照規則運行?

  張首晟提出了量子自旋霍爾效應的理論預言。2007年,德國維爾茨堡大學的實驗室確認了量子自旋霍爾效應,並且在碲化汞半導體材料上實驗成功。

  當電子不再橫衝直撞,能量損耗就能大大降低。這爲製造新型的、低功耗自旋電子計算設備提供了一種可能性。

  十年前,張首晟在接受科技日報記者採訪時就表示,他希望在通常的半導體硅材料上實現這一效應,未來5—10年這一效應可能直接應用在芯片產業上。而解決了散熱問題,降低了晶體管能耗,摩爾定律的壽命能夠延長。

  不過,從今天來看,摩爾定律並沒有那麼快走向盡頭,而他的發現,也沒有那麼快就應用於產業。

  再來看看拓撲絕緣體。

  初中物理知識告訴我們,材料按照導電性質的不同分爲導體和絕緣體。拓撲絕緣體因爲電子運動“各行其道”,於是可以做到內在絕緣,表面導電。張首晟認爲,這將成爲一種取代半導體的新材料。

  “等我們的科技實現之後,你的手機一個星期或一個月才需要充一次電。”張首晟說。

  今年11月,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心教授王兵和副教授趙愛迪研究團隊與清華大學助理教授徐勇、教授段文暉以及張首晟合作,成功製備出具有純平蜂窩結構的單層錫烯,並結合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉及拓撲邊界態。

  相關報道指出,錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體,有望實現室溫量子自旋霍爾效應,在拓撲電子學器件應用方面具有重要的意義。

  但是,張首晟自己也說過,錫烯目前主要停留在實驗室階段,離應用量產還有距離。他也在2017年表示,希望未來5到10年拓撲絕緣體能夠走向工業化。

  所以,張首晟教授的研究並非和芯片沒有關係。他研究的是未來的芯片材料,而非具體的芯片技術。其實,張首晟的這些基礎研究,如果能從理論走向應用,從實驗室走向工業化,確實可能引領信息技術的下一次革命。

  但,客觀來說,也真的還需要時間。有芯片領域專家告訴科技日報記者,這需要的時間還真不短。

  至於ASML的火災,網友關注重點未免有些偏移。

  12月3日晚,荷蘭光刻機巨頭ASML的元器件供應商——Prodrive突發大火,ASML預計這場火災可能會影響到2019年年初的出貨計劃。

Prodrive工廠大火Prodrive工廠大火

  ASML是全球許多大型計算機芯片廠商的核心光刻機供應商,主要客戶包括英特爾、三星和臺積電等。光刻機精度,決定了芯片的上限,而ASML壟斷了頂級光刻機。

  但注意了,這不是ASML自己的火災,也不存在摧毀了中國客戶訂單的問題。受到影響的不僅是中國企業,恐怕最爲傷心淚流的是ASML自己。

  一些事情確實發生了,在時間節點上確實有先後順序;但前後發生,並不一定因果相關,這是科學思維的常識。將獨立發生的事件聯繫在一起,營造出一種“意味深長”的氛圍,吸引了眼球,卻未必尊重了真相。

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