[预先判断，prejudgment] “半电路、半电磁场”电路的前景

   准确预测未来，势比登天还难！

   但历史就是这样，我们必须做出选择！

   但历史总是这样，人类必须做出选择！！

一、“半电路、半电磁场”芯片的平均前景

   （1）未来 5~10年，可以进入市场；

   （2）技术寿命：不低 60年；

   （3）平均市场占有率：20%的水平；

   （4）高端芯片采用该技术的比例：不低于40%。

   （5）比“光”“电”共生的集成芯片，早30年进入市场。

二、悲观结果

   人类没有采用这类“半电路、半电磁场”电路技术。

2.1  人类错过了“半电路、半电磁场”集成电路

   就像当初葡萄牙国王若昂二世错过“哥伦布发现新大陆”。

2.2  我们人类当前错误判断的可能原因

   （1）“路径依赖性 path dependence”。

   （2）对其它更先进技术的过度渴望。

   在集成电路产业发展中，“量子力学限制成为阻碍集成电路产业继续按照摩尔定律发展的物理壁垒，而不断攀升的巨额投入则逐渐形成经济壁垒，集成电路产业发展速度放缓已现端倪。”^[6]

   摩尔定律作为产业发展的一个驱动力，催生了单电子晶体管^[7]、自旋晶体管^[8]、单原子晶体管^[9]、分子晶体管^[10]、纳米晶体管^[11]等诸多新原理新技术。这些微观晶体管的研究，遇到电导量子化、能级量子化、电荷量子化、库仑阻塞、共振隧穿、电子波干涉及电导的弱局域性等现象。^[12]

   例如，“纳米量级器件会出现电导量子化、能级量子化、电荷量子化、库仑阻塞、共振隧穿、电子波干涉及电导的弱局域性等现象。由于微加工技术的发展，器件的特征尺寸已经达到纳米尺度，已经接近甚至小于电子的德布罗意波长，达到了介观体系的尺度。随着尺寸的减小，传统的电子器件已逐渐接近其工作原理的‘物理极限’，量子效应显著，并出现一些介观尺度的特有现象。”^[12]

   2018-11-05，在北京清华大学召开的“纪念集成电路发明60周年学术会议”上的演讲《智能时代的芯片技术演进》：

   “经过这么多尝试之后，我们有了很多收获，但同时也发现了很多错误：石墨烯晶体管没有如期出现，许多带有具体日期的预测也都普遍失准，比如“Silicon lattice is ~ 0.5nm，hard to imagine good devices smaller than 10 lattices across – reached in 2020”这句话，实际上想表达的意思是随着工艺越来越小，我们也越来越难以控制和生产半导体芯片，而并非硅半导体工艺将在2020年终结。”

https://www.sohu.com/a/273451891_114877

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1616297397576255048&wfr=spider&for=pc

   转眼6年多过去了，石墨烯晶体管，当前仍然还是“将来会改变世界的关键技术”？

   石墨烯晶体管，应该不会像“可控热核聚变永远需要50年的时间”一样把？

   在可控核聚变领域有一个颇有意思的“50年定律”，简单来说就是实现可控核聚变永远需要50年的时间。

https://www.sohu.com/a/835043070_121119001

三、“半电路、半电磁场”芯片：类似“浸入式光刻技术 immersion lithography”

2003年ASML推出浸没式光刻J，至此ASML一举超越其他厂商，后来者居上。

https://www.sohu.com/a/745842864_121794279

   “路径依赖性 path dependence”，是重要的原因。

   当然，是采用“运算”优先的基本技术。而不是现在晶体管“放大”思路的延伸。

   假如有工作条件，我很想亲自参与相关的研究，特别是现在基本上还处在“0到1”阶段的研究。后期技术实现，怕是难以参与。

四、担心

   没有较好的比较现成的设计理论：经典麦克斯韦电磁场方程，在纳米尺度下的表现。缺少直接的实验证据。

五、得到上面判断的方法

   浏览芯片相关历史中，慢慢形成的印象。

   并无“理性”的科学依据。

参考资料：

[1] 2023-08-31，浸入式光刻技术/immersion lithography technology/谢常青，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=124492&Type=bkzyb&SubID=99057

[2] Yi Yang, Di Zhu, Akshay Agarwal, Mengjie Zheng, John D. Joannopoulos, Thomas Christensen, Karl K. Berggren, Marin Soljačić. A general theoretical and experimental framework for nanoscale electromagnetism [J]. Nature, 2019, 576(7786): 248-252

doi:  10.1038/s41586-019-1803-1

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1803-1

[3] path dependence, britannica

https://www.britannica.com/topic/path-dependence  

[4] 宋继强. 智能时代的芯片技术演进[J]. 科技导报, 2019, 37(3): 66-68.

http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract15236.shtml

[5] 程亚. 铌酸锂集成光路：孕育自主产业链的前沿基础研究[J]. 物理, 2020, 49(5): 277-284.

doi:  10.7693/wl20200501

https://wuli.iphy.ac.cn/article/doi/10.7693/wl20200501

[6] 2022-12-23，摩尔定律/Moore's law/刘力源，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=130521&Type=bkzyb&SubID=105141

[7] 2023-08-02，单电子隧穿效应/single electron tunneling effect/秦华，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=127066&Type=bkzyb&SubID=80654

[8] 2023-08-22，自旋晶体管/spin transistor/韩秀峰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=120921&Type=bkzyb&SubID=98995

[9] 2023-01-05，单原子晶体管/monoatomic transistor/韩伟华，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=62936&Type=bkzyb&SubID=80584

[10] 2022-12-23，分子晶体管/molecular transistor/卢威，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=128099&Type=bkzyb&SubID=80673

[11] 2022-12-23，纳米晶体管/nanotransistor/韩伟华，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=62934&Type=bkzyb&SubID=80584

[12] 2022-01-20，纳米电子器件/nano electronic devices/张晓佳，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=272547&Type=bkzyb&SubID=152339

[13] 2022-12-17，半导体自旋电子学/semiconductor spintronics/赵建华，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=120959&Type=bkzyb&SubID=98998

[14] 2023-08-29，系统间干扰/inter-system interference/刘秀成，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=399062&Type=bkzyb&SubID=134216

相关链接：

[1] 2023-08-21，[征求意见稿] “半电路、半电磁场”电路：目标和现状

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1399839.html

[2] 2023-10-06，[感慨] 兴旺时期的贝尔实验室：真理与人数无关；与同行评议无关

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1404886.html

   就这样，手握大量芯片相关核心技术（扩散法、硅提纯、光刻、硅晶体管、氧化硅层、金属淀积等）的贝尔实验室，靠着领导层的丰富“经验”与“缜密”思考而错失了这一重大发明。而这，还不是最后一次……

   又一次，贝尔实验室的魔咒降临了，这里有世界上最优秀的人才、最宽松的研究氛围、最前沿的思想，然而领导层一次又一次地将这些绝妙的点子扼杀在摇篮里。上一次是MOS场效晶体管，这一次是浮栅晶体管。

[3] 2021-08-10，[求证] ASML 腾飞的技术原因是什么？【immersion system】

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1299147.html

[4] 2025-01-09，[打听] 傻会像诺伊斯 Noyce、霍尔尼 Hoerni 一样捡漏吗？ （资料阅读：真空电子管）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1468122.html

[5] 2025-01-08，[优先权，笔记，展望] 新型数字JK触发器：“半电路、半电磁场”集成电路、“光”“电”共生集成芯片的关键判断

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1467963.html

[6] 2023-11-23，[小资料] 凯利（Mervin Joe Kelly）三事

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1410894.html

[8] 2019-07-13，有关 Mervin Joe Kelly 先生的网页

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1189385.html

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