入了伏,天气就跟下了火似的,知了在树上没完没了地叫着,吵得人心头发慌。
四合院里,大中午的也少见人影,都躲在屋里图个阴凉。
唯有陈芳的屋子里,还时常传出小娃娃细弱的啼哭和大人轻柔的哄弄声——龙凤胎林薇和林东还小,离不得人。
陈芳虽说在月子里被照顾得很好,可同时带两个奶娃娃,也着实辛苦,脸上总带着几分疲惫。
然而,在这看似被酷暑和育儿琐事占据的日子里,一股微弱却坚定无比的光芒,正在另一处不为人知的角落里,顽强地穿透着知识的壁垒。
“微光”小组所在的秘密研究所,深藏在地下,倒是隔绝了地面的炎热,只有通风系统持续不断的低沉嗡鸣。
这里感受不到季节的变化,只有灯光、图纸、仪器和研究人员们眼中永不熄灭的求知之火。
小组的成员们,大多是刚从各大院校选拔来的年轻面孔,他们怀揣着理想和一丝懵懂,被投入到这个代号“微光”、任务却重若千钧的绝密项目中。
他们面对的资料,是林卫东转述的、关于集成电路的基础原理。
起初,那些陌生的术语、抽象的符号、复杂的能带图,就像一团浓得化不开的迷雾,让他们寸步难行。
“pN结……这耗尽层到底是怎么形成的?为什么就能单向导电了?”
一个戴着深度眼镜的年轻研究员,抓着一把头发,对着图纸上那看似简单的p型和N型半导体接触示意图,百思不得其解。
“还有这个moSFEt,金属-氧化物-半导体场效应晶体管,这名字就绕口。
栅极电压怎么就能控制源漏之间的电流了?‘场效应’到底是什么效应?”
另一个也皱着眉头,在笔记本上写写画画,试图理解那描述中“用电场控制导电通道”的神奇机制。
这些概念,完全超越了当时国内电子学教育的基础,如同天书一般。
小组的进展一度十分缓慢,气氛也有些沉闷。
他们知道自已任务的重要性,却苦于找不到入门的钥匙。
转机,出现在陈芳身体稍微恢复,能够进行一些不耗费体力的脑力工作之后。
林卫东考虑到陈芳扎实的理论物理背景,以及她与这份奖励的特殊关联,在征得“摇篮”小组同意后,将“微光”小组遇到的一些核心理论难题,以匿名专家咨询的形式,断断续续地转给了在家休养的陈芳。
陈芳虽然人在家中,心思却有一部分系在了那片微观的电子世界。
趁着孩子睡着的空隙,或是晚上林卫东回来帮她看护一会儿的时候,她就拿起那些问题,靠在床头仔细思索。
她没有直接给出答案——那等于泄露核心机密。
而是以一种引导、启发的方式,用更基础、更普适的物理原理,去诠释那些抽象的概念。
比如对于pN结,她在回复中(通过林卫东转述)写道:“可以把它想象成一条河流,p区空穴多,像水量充沛的上游;
N区电子多,像地势低洼的下游。
当它们接触时,自然会产生扩散,就像水往低处流。
但扩散的结果,会在交界处形成一个‘壁垒’(耗尽层),反过来阻止进一步的扩散,最终达到平衡。
而外加电压,就像是给河流加了闸门,正向偏压是打开闸门让水流通,反向偏压是关闭闸门甚至加高堤坝……”
对于moSFEt,她则用了一个巧妙的比喻:“把它看作一个水龙头。
源极和漏极是水管的两端,中间的半导体沟道就是水流通道。
而栅极,就是那个控制水流大小的阀门。
只不过这个阀门不是用手拧的,而是用电场的‘无形之手’来调节的。
栅极电压的变化,就像调节阀门开度,直接影响着沟道内‘载流子’的多少,从而控制了电流的大小。”
这些深入浅出、紧扣物理本质的比喻和解释,如同黑暗中划过的火柴,瞬间照亮了“微光”小组成员们困惑的脑海!
“原来是这样!扩散与漂移的平衡!”
“电场控制……我明白了!是改变了半导体表面的能带弯曲,从而诱导或耗尽载流子形成沟道!”
“这么一想,就通透多了!”
迷雾被驱散,核心概念的理解取得了关键的突破!
pN结的隔离作用,moSFEt的放大与开关原理,这些构建集成电路大厦的基石,终于被他们真正地理解了,而不仅仅是死记硬背。
理论上的豁然开朗,立刻带来了实践上的尝试热情。
在初步理解了这些基本单元的工作原理后,小组开始尝试进行最简单的电路设计。
他们不再满足于纸上谈兵,而是利用研究所里那台极其宝贵、性能也极其有限的计算机,进行初步的电路仿真验证。
第一个目标是设计一个最简单的反相器(Not门)。
由几个(虚拟的)moSFEt组成,输入高电平,输出就应该是低电平;输入低电平,输出就应该是高电平。
这过程同样充满了挑战。晶体管的模型参数如何设置?
负载如何匹配?延迟和功耗如何估算?
每一个细节都需要反复调整、验证。
屏幕上闪烁的波形和跳动的数字,牵动着每个人的心。
失败了,就分析仿真结果,查找问题所在,是模型不对,还是参数有误,亦或是电路结构本身就有缺陷?然后修改设计,重新仿真。
不知经历了多少次失败,调整了多少个参数,当屏幕上最终清晰地显示出输入信号与输出信号完全相反的、规整的方波波形时,整个小组实验室里爆发出了一阵压抑已久的、小小的欢呼!
“成功了!逻辑功能正确!”
“看这电压摆幅!看这上升下降时间!虽然只是仿真,但原理通了!”
虽然这仅仅是在计算机虚拟世界里的成功,距离在真实的硅片上制造出哪怕这样一个最简单的电路,还有着十万八千里的距离。
但这意味着,“微光”小组已经真正地、踏实地迈入了微电子世界的门槛!
他们不再是在门外徘徊的旁观者,而是已经初步掌握了内部规则,能够进行初步设计和分析的“入门者”了!
消息通过保密渠道汇报上来,孙主任在告知林卫东时,语气中也带着难得的轻松和赞许:“‘微光’那边,总算是摸着门道了。陈芳同志功不可没啊,她那几下点拨,简直是点石成金。”
林卫东回到家中,看到陈芳正一边轻轻摇晃着摇篮,一边看着一本物理期刊,灯光在她还有些苍白的脸上投下柔和的光晕。
他走过去,没有提及具体的进展,只是轻声说:“芳,那边……研究小组的同志,让我谢谢你。说你提的那些思路,帮了他们大忙。”
陈芳抬起头,眼中闪过一丝了然和欣慰,她微微一笑,看着摇篮里两个熟睡的孩子,轻声道:“能帮上点忙就好。这些孩子……他们带来的,不仅仅是热闹。”
林卫东点点头,目光也落在儿女身上。
是啊,这微弱却顽强亮起的光芒,不仅照亮了一条艰难的技术之路,也仿佛预示着,这个家族与国家命运交织的画卷上,又将增添一抹由最前沿科技描绘出的、充满希望的色彩。
微光虽弱,却能渐亮,终有一日,或可成炬。
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