第24章 打造“量子芯-02” （1/3）

打造“量子芯-02”

#### 第二十五章：打造“量子芯-02”

從北京回來後，江知夏就像變了一個人。

他不再滿足於實驗室裏的“手工作坊”，而是開始以工業界的標準來審視自己的設計。那張華爲首席科學家給的名片，被他壓在了書桌的玻璃板下，時刻提醒着他：真正的戰場，在量產，在商用，在每一個需要安全的終端裏。

“陳默，我們要重新設計。”

一天晚上，江知夏把陳默叫到實驗室，指着白板上的“量子芯-01”設計圖，“01版本太粗糙了。它只是個驗證品，不是個商品。”

“怎麼改？”陳默也放下了手裏的代碼，“你是想縮小體積？”

“不只是縮小。”江知夏拿起馬克筆，在圖上畫了一個大大的叉，“我要做光電融合。我要把激光器、調製器、探測器全部集成在一顆芯片上。我要做一顆真正的‘片上量子系統’。”

這是一個瘋狂的目標。

鈮酸鋰材料本身不發光，要實現激光器集成，必須引入III-V族半導體材料。這兩種材料的晶格常數不同，直接鍵合會產生巨大的應力，導致芯片失效。

“這在國際上都是難題。”陳默有些擔憂，“我們只有兩個人，能行嗎？”

“能行。”江知夏的眼神無比堅定，“我們不需要做晶圓級鍵合。我們可以用倒裝焊技術，把現成的微型激光器‘貼’在鈮酸鋰波導的端面上。只要對準精度夠高，就能實現光耦合。”

“倒裝焊……”陳默若有所思，“那我們需要設計高精度的焊盤，還要考慮熱膨脹係數。”

“對。”江知夏點頭，“所以，我們要引入有限元分析。我要讓這顆芯片，在物理層面上就是完美的。”

接下來的兩個月，江知夏和陳默開啓了“地獄模式”。

他們不再只是畫電路圖，而是開始學習機械結構設計、熱力學仿真、甚至材料科學。

江知夏自學了ANSYS軟件，用來模擬芯片在受熱時的應力分佈。他發現，當激光器工作時產生的熱量，會導致鈮酸鋰波導發生微小的形變，從而改變光的相位。

“這是個致命的問題。”江知夏看着仿真雲圖，眉頭緊鎖，“相位漂移會導致調製誤差，隨機數質量會下降。”

“加個散熱片？”陳默提議。

“不行，芯片太小了，散熱片放不下。”江知夏在實驗室裏來回踱步，“必須從結構上解決。”

他突然想起了材料力學裏的一個概念：應力釋放槽。

“我們在波導周圍刻蝕出一排排微小的槽，像百葉窗一樣。”江知夏在圖紙上飛快地畫着，“這樣，熱應力就會被這些槽吸收，不會傳遞到波導內核。”

“這能行嗎？”

“仿真一下就知道。”

江知夏重新運行了仿真。

這一次，雲圖上的紅色高溫區被限制在了激光器附近，波導區域保持了一片清涼的藍色。

“成功了！”陳默興奮地喊道，“應力被隔離了！”

解決了熱問題，還有光耦合問題。

倒裝焊的對準精度要求極高，誤差不能超過1微米。爲了保證耦合效率，江知夏設計了一種特殊的“喇叭口”波導結構。

“光從激光器出來，是發散的。”江知夏解釋道，“這個喇叭口能把發散的光慢慢收束進來，就像漏斗一樣。即使對準有一點點偏差，光也能進去。”

“但是喇叭口太長會佔用面積。”陳默指出。

“那就用多級折射。”江知夏眼睛一亮，“在喇叭口內部設計幾個微反射鏡，讓光走‘之’字形。這樣既縮短了長度，又保證了耦合效率。”

這個設計，被他們稱爲“之字形光路”。

設計完成後，就是最關鍵的流片。

這一次，江知夏動用了所有的關係。李教授幫他們聯繫了上海微系統所的中試線，特批了一次流片機會。