### 7.2 生产力的闭环
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曦菲醒来的时候,发现身上盖着一件林越的外套。
她坐起来,揉了揉眼睛。笔记本还在旁边,翻开的那一页上是她画的循环图。她看了一眼,把笔记本合上,塞进了包里。
林越坐在对面的工位上,假装在看代码。
"你什么时候来的?"
"一小时前。"他没抬头,"你的笔记本我看了。"
曦菲的手顿了一下。
"别紧张。"林越转过椅子面对她,"我不会跟别人说。但我想问你——你是认真的?"
"什么?"
"机器自己造自己。你是认真的,还是随便想想?"
曦菲沉默了几秒。
"你觉得是疯话吗?"
"有点。"林越说,"但你说芯片的时候,我也觉得是疯话。后来你在后厨用二手设备做出来了。所以我现在不敢说你的疯话是疯话了。"
曦菲笑了一下。
"我是认真的。"她说,"但我知道现在做不到。现在能做的只是第一步——把芯片做出来。"
"那闭环的事呢?"
"先记着。等芯片做出来了,再往下走。"
林越点了点头,没有再问。
但他看她的眼神变了。以前是"看一个有天赋的小孩"。现在是"看一个不知道会走到哪里的人"。
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第二阶段开始了。
陈远舟的五百万到了。
这笔钱不多,但够曦菲做一件关键的事——流一片真正的存算一体原型芯片。
不是之前那种只有光波导的测试芯片。这次要集成相变材料、马赫-曾德干涉仪阵列、光电转换接口、驱动电路——一个完整的计算单元。
芯片面积:1厘米×1厘米。
集成单元数:一万个相变存算单元。
目标算力:50 TOPS。
50 TOPS。比远行者现在用的254 TOPS芯片小五倍。但这是第一代原型。如果验证成功,后续可以扩展到百万级单元,算力就能达到5000 TOPS。
她有六个月。
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她做的第一件事不是画版图,而是写代码。
不是芯片的驱动代码。是一个**芯片设计自动化工具**。
她之前流第一片芯片的时候,版图是手动画的——在EDA软件里一个一个地摆器件、连线、调参数。一万个单元如果手动画,要画到明年。
她让小飒帮她搭了一个自动版图生成器——输入电路原理图和工艺参数,自动生成芯片版图。不是什么高级的东西,业界有现成的EDA工具能做,但那些工具要么贵得离谱,要么不支持硅光工艺。
她的工具很粗糙,但能用。输入一个干涉仪单元的参数,自动复制排列成一万个单元的阵列,自动布线,自动生成光刻掩膜数据。
她用三天画完了版图。如果手动画,至少要三个月。
**自动化从设计环节就开始了。**
她把版图发给代工厂的时候,张工程师又打了个电话。
"飒——曦菲,这次的设计比上次复杂多了。一万个干涉仪单元,还有相变材料集成,还有驱动电路。45nm能做,但工艺步骤超过二十步,良率会很低。"
"我知道。先做出来就行。能用的有几片?"
"我估计……百分之十到十五。"
"够了。"
"你要多少片?"
"先做五十片。能用的有五到七片就行。"
"五十片——这个面积的芯片,五十片的流片费大概一百万。"
"嗯。"
张工程师顿了一下。"你真有这么多钱?"
"有人投。"
"谁?"
"一个觉得我穷所以不会犯错的人。"
张工程师没听懂,但也没再问。
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等待流片的六周里,曦菲做了两件事。
第一件:她开始学习机械工程。
不是心血来潮。是因为她在想那个闭环。
闭环里有一个环节——"制造"。制造芯片需要设备:光刻机、溅射台、刻蚀机、清洗设备。这些设备目前都是人操作的。
人操作设备意味着什么?意味着人要开盖、放硅片、设参数、按按钮、等结果、取硅片、换下一片。每一步都有延迟,都有误差,都有不一致。
如果把这些步骤自动化——用机械臂代替人的手,用传感器代替人的眼睛,用程序代替人的判断——制造过程就可以无人化了。
但她不懂机械。
她让小飒帮她搜集了机械工程的入门资料。从最基础的开始——运动学、材料力学、机械设计。
她发现机械工程跟她学过的东西有很多相通之处。
控制理论——PID控制,她学自动驾驶的时候已经学过了。机械臂的运动控制本质上也是PID。
信号处理——传感器采集数据,滤波、放大、数字化。跟自动驾驶的感知层一样。
优化——机械臂的路径规划,跟自动驾驶的路径规划是同一个数学问题。
**世界的底层逻辑到处都是通的。** 学得越多,越觉得所有学科是一棵树的枝叶——表面分叉,根连在一起。
她在六周里学完了机械工程的基础,不能说精通,但够用了。够她理解机械臂的工作原理,够她设计一个简单的自动化操作流程。
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第二件事:她开始研究现有的芯片制造自动化水平。
她让小飒帮她搜集了全球芯片工厂的自动化现状。
结果让她意外——芯片制造已经高度自动化了。现代晶圆厂里,硅片在各个工序之间传输靠的是自动化轨道系统,不需要人搬运。光刻、刻蚀、沉积等核心工序都是机器自动运行的,人只负责监控和异常处理。
**芯片制造已经是"机器做、人监控"的阶段了。**
离"机器自己做、自己改"还差两步:
第一步:异常处理自动化。现在出了问题靠人判断、人调整。如果AI能自动诊断异常并调整参数,人就不需要了。
第二步:设计-制造闭环。现在芯片设计是人做的,制造是机器做的,两者之间没有自动反馈。如果测试结果能自动反馈给AI设计模块,AI自动改进设计并重新流片,闭环就成立了。
**第一步已经在发生了。** 业界有一些公司开始用AI做工艺优化——自动调参、自动缺陷检测。但都是局部优化,不是全流程闭环。
**第二步还没人做。**
因为第二步需要一个前提:芯片设计必须能被AI自动完成。而现在,芯片设计高度依赖人类工程师的经验和创造力——尤其是模拟电路和光子芯片的设计,几乎没有成熟的自动化工具。
但曦菲已经在做这件事了。她的自动版图生成器就是第一步。虽然很粗糙,只支持硅光器件的自动布局,但方向是对的。
如果她把版图生成器扩展到全芯片——不仅光子部分,还包括电子部分、驱动电路、接口电路——那AI设计芯片就初步实现了。
然后把这个设计工具接上制造设备——设计完自动生成掩膜数据,自动发给代工厂流片。
流片回来自动测试——机械臂取芯片、放测试台、自动扫描、采集数据。
测试数据自动反馈给AI——AI分析良率低的原因,改进设计。
改进后的设计自动发给代工厂——下一轮流片。
**闭环转起来了。**
她坐在实验室里,看着白板上自己画的这个流程图,心跳很快。
这个闭环跟她在笔记本上画的那个循环图是一样的。只不过这次不是纸上谈兵,是每一步都有具体的实现方案。
不是天方夜谭。是工程问题。一个个的工程问题。
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六周后,芯片回来了。
五十片。能用的六片。
良率12%。比张工程师预估的还低一点。
但六片够了。
她拿最好的一片测试。
先测光路——激光器发出光信号,耦合进芯片,经过一万个干涉仪单元,从输出端出来。探测器接收。
信号有了。但很弱。
她查了一下原因——光在波导里走了很长的距离,累积损耗太大。一万个单元串联,每个单元有0.05dB的损耗,总计50dB。50dB意味着光功率衰减了十万倍。
输入1毫瓦,输出只有0.01微瓦。
探测器能测到,但信噪比很低,数据不太可靠。
**串联不行。损耗累积。**
她想了两天。
然后她想通了——不该串联。应该并联。
光信号通过一个分束器分成一万路,每路经过一个干涉仪单元,做一次乘法,然后通过一个合束器把所有路的光信号加起来——这就是矩阵乘法。光域的矩阵乘法。
并联的好处是:每路光只经过一个单元,损耗不累积。而且所有路同时计算——并行。
她重新设计了芯片版图。这次用并联架构。
但并联有一个问题:分束器把光分成一万路,每路只有一微瓦——输入1毫瓦除以一万。一微瓦的光信号,探测器很难测准。
**信号太弱了。**
她又想了两天。
然后她做了一个决定——不用电探测器。用光探测器。
不是用光电二极管把光转成电再测。是用光本身作为输出——光信号经过计算后,直接作为下一级计算的输入。不需要光电转换。
**全光计算。从头到尾都是光。**
这意味着她需要重新设计整个芯片架构。不是光电混合了。是——
**纯光。**
光输入、光计算、光输出。中间不转电。
电只用于控制——写入相变状态时用电信号驱动激光器,改变GST薄膜的相态。计算过程完全在光域完成。
她把这个新架构画在白板上。林越进来的时候看到了,站在白板前看了五分钟。
"你又要改方案?"
"不是改。是进化。"
"光电混合不够好了?"
"光电混合的瓶颈在光电转换。每次光转电、电转光,都有损耗和延迟。如果全程在光域——"
"光到光的延迟是多少?"
"光通过一厘米的波导,大约33皮秒。"
"33皮秒。"林越重复了一遍,"也就是说,一秒钟能做三百亿次计算?"
"理论上是。实际上受限于写入相变状态的速度——但写入只在初始化时做一次,推理时只读取,不写入。所以推理速度确实接近光速。"
林越坐了下来。
"你知道你在做什么吗?"
"做芯片。"
"你不只是在做芯片。你在重新定义计算。"
曦菲没说话。她看着白板上的架构图——光波导像血管一样在芯片上铺开,干涉仪像心脏一样分布在各处,相变材料像肌肉一样存储着权重。光像血液一样流过整个系统,每经过一个干涉仪,就完成一次计算。
像一个人体内的循环系统。
只不过流的不是血。是光。
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她又花了两个月重新设计芯片、流片、测试。
这次良率更低——8%。五十片只有四片能用。
但最好的那片,测试结果出来了:
一万路并联光计算单元。输入光功率10毫瓦,每路1微瓦。经过干涉仪阵列后,合束器输出端检测到信号。
信噪比:15dB。够用了。
她输入了一组测试数据——一个简单的2×2矩阵乘法。
结果出来了。
正确。
**光在芯片里做了一次矩阵乘法。**
她输入了更大的矩阵——10×10。结果正确。
再大——100×100。结果有误差,但在可接受范围内。
她把测试数据整理出来,画了一张图——芯片的算力、功耗、延迟,跟现有5nm电子芯片的对比。
| 指标 | 她的光子芯片(原型) | 5nm电子芯片 |
|------|-------------------|-------------|
| 算力 | 50 TOPS | 254 TOPS |
| 功耗 | 2W | 60W |
| 算力/功耗 | 25 TOPS/W | 4.2 TOPS/W |
| 延迟 | 33皮秒 | 30毫秒 |
| 制程 | 45nm | 5nm |
| 单芯片成本 | ~800元 | ~15000元 |
算力还不到5nm芯片的五分之一——因为只有一万个单元,集成度太低。但如果扩展到百万级单元,算力就能超过5nm芯片。
但有几个指标已经碾压了。
功耗:2瓦对60瓦。三十倍优势。
算力功耗比:25对4.2。六倍优势。
延迟:33皮秒对30毫秒。一百万倍优势。
成本:800对15000。十九倍优势。
**延迟那一列最离谱。一百万倍。**
因为光计算是并行的——一万个乘法同时完成,总时间就是光通过芯片的时间。而电子芯片是串行的——一万个乘法要一个一个排队算。
她看着这张对比表,手指在"33皮秒"那行停了很久。
33皮秒。光走了一厘米。
一厘米的距离里,完成了一万次乘法。
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她把结果发给了陈远舟。
陈远舟看完之后,沉默了整整一天。
第二天,他把曦菲和林越叫到了办公室。
"五百万花完了。"他说,"但结果比预期好。你的芯片验证了光计算的基本可行性。下一步——百万级集成——需要多少钱?"
"两千万。"曦菲说,"主要是流片成本。百万级单元的芯片面积更大,掩膜成本更高。另外需要更好的测试设备——百万路光信号的同时检测,现有的探测器不够。"
"两千万。"陈远舟靠回椅背,"远行者出不了这么多。但我可以帮你找投资。"
他看着曦菲。
"曦菲,你之前说的那个闭环——机器自己造自己——你还在想吗?"
"在想。"
"你觉得这个芯片跟那个闭环有关系吗?"
"有。"曦菲说,"闭环需要算力。AI设计芯片需要算力,AI控制制造设备需要算力,AI分析测试数据需要算力。现在这些算力都很贵。如果我的芯片能把算力成本降下来——"
"闭环就能转起来了。"
"对。"
陈远舟站起来,走到窗边。
"我帮你找投资。但你要做好准备——一旦资本进来,事情就不是你一个人能控制的了。"
"我知道。"
"你知道什么?你知道投资人会要股权吗?你知道他们会要时间表吗?你知道他们会催你量产、催你商业化、催你做你不想做的事吗?"
曦菲沉默了一下。
"陈总——老陈。"她纠正了一下,"我以前在工厂打工,老板扣我工资。我后来在饭馆端盘子,累到晕倒。我做直播的时候,有人骂我、骚扰我。我经历过的事情,比投资人催我可怕多了。"
陈远舟看着她,忽然笑了。
"也是。一个在后厨做光学实验的人,怕什么投资人。"
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投资来得比想象中快。
陈远舟把曦菲的芯片测试数据发给了几个他认识的投资人。数据本身会说话——33皮秒延迟,2瓦功耗,45nm制程,800元成本。每一个数字都是一颗炸弹。
一周之内,三家投资机构联系了陈远舟。两家是传统的硬科技基金,一家是国家级的产业基金。
曦菲第一次坐在了投资人面前。
会议室在远行者写字楼的一层。长桌,八把椅子,一面白墙,一个投影屏。曦菲坐在一边,对面是三个穿西装的中年人。
她穿着一件唐老板娘送她的旧外套——不是福满楼的工服了,但也谈不上正式。她没有西装。
她把芯片放在桌上。指甲盖大小,灰黑色,不起眼。
"这是什么?"对面的投资人问。
"光子芯片。"她说,"用45nm制程做的。算力50 TOPS,功耗2瓦,延迟33皮秒。"
投资人看了看芯片,又看了看她。
"你就是飒曦菲?"
"是。"
"你多大了?"
这个问题她逃不掉了。陈远舟在旁边坐着,没有帮她回答。
"十二。"
会议室安静了三秒。
然后她打开了投影——测试数据、对比表、架构图、下一步计划。一页一页地翻过去,每一页都用数字说话。
翻完之后,对面三个人交换了一下眼神。
"两千万,我们可以出。"其中一个说,"但条件是——你要在十二个月内做出百万级集成的芯片,算力达到2000 TOPS以上。"
"可以。"
"另外,我们需要一个正式的公司实体。你——"他犹豫了一下,"你的年龄问题,需要有人代你签字。"
曦菲看了一眼陈远舟。
陈远舟说:"远行者可以作为法人主体。曦菲的技术以授权方式给公司使用。等她成年后,股权再调整。"
投资人点了点头。
曦菲没有说话。
她看着桌上的芯片。指甲盖大小。灰黑色。
从工厂到饭馆到直播到AI到自动驾驶到光子芯片到——
一家公司。
她十二岁。她有了一家属于自己的公司。
虽然签字的不是她。虽然股权暂时不在她名下。虽然投资人会催她、要求她、甚至可能有一天想控制她。
但芯片是她的。架构是她的。方向是她的。
她想起工厂老板扣她工资的时候,她什么都做不了。
现在不一样了。
现在她有筹码了。
筹码就是那片指甲盖大小的灰黑色芯片。
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签完协议那天晚上,她回到老城区。
福满楼还开着。她推门进去,唐老板娘在柜台后面算账。
"老板娘。"
"哎,曦菲!好久没来了。吃了没?"
"还没。"
"我给你下碗面。"
曦菲坐在外间的方桌旁,看着这个她待了大半年的饭馆。墙上的山水画还在,画框上的灰更厚了。柜台上那排白酒还是老样子。桌椅没换,还是那些被磨得发亮的旧桌椅。
唐老板娘端了一碗面出来。面是手擀的,汤底是骨头熬的,上面卧了一个荷包蛋,撒了几根葱花。
"吃吧。"
曦菲拿起筷子,吃了一口。
面是热的。汤是鲜的。蛋是嫩的。
跟半年前一样。跟爷爷煮的蛋花粥不一样,但一样温暖。
她吃着面,忽然想起了一件事。
她做光学实验的第一个晚上,在后厨搭光路,对准了三个小时。凌晨两点,信号跳了。她坐在地上靠着墙笑了。
那时候她觉得,那是她人生中最重要的一刻。
现在她觉得,每一刻都是最重要的。
打螺丝是。端盘子是。被骂是。晕倒是。读心理学是。读辩证唯物主义是。学编程是。做小飒是。进远行者是。流芯片是。签协议是。
每一刻都是种子。每一刻都在发芽。
她把面吃完了,汤也喝了。碗底干干净净。
"老板娘,面很好吃。"
"那当然。我的面什么时候不好吃了?"
曦菲笑了。
"老板娘,以后我可能不常来了。但这个地方——"她看了看四周,"我一辈子都记得。"
唐老板娘看着她,没有说话。然后从柜台下面拿出一个塑料袋,递给她。
"什么东西?"
"桂花糕。我自己做的。你不是说你爷爷以前给你做桂花糕吗?我不会做,跟隔壁王婶学的,你尝尝,不知道正不正宗。"
曦菲接过塑料袋,打开。
桂花糕。黄的,软的,上面嵌着几粒桂花。
她拿出一块,咬了一口。
甜的。软的。有一股桂花的清香。
跟爷爷做的不一样。爷爷做的更甜一点,更软一点,桂花更多一点。
但这个也好吃。
好吃的东西不需要一样。温暖也不需要一样。
她把桂花糕放回袋子里,抱住了唐老板娘。
唐老板娘僵了一下,然后拍了拍她的背。
"去吧。别饿着自己。"
"不会了。"
她松开手,拿起塑料袋,走出了福满楼。
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老城区的夜很安静。路灯昏黄,照着窄窄的巷子。
她走在巷子里,一手提着桂花糕,一手插在口袋里。
口袋里有一把钥匙——实验室的钥匙。
她从巷口回头看了一眼。福满楼的灯还亮着,暖黄色的光从窗户里漏出来,落在石板路上。
像一颗星星。
不是天上那种走了几百年的星星。是近的、暖的、此刻就在的星星。
她转过身,往前走。
巷子的尽头是大街。大街的尽头是城市。城市的尽头是——
她不知道。
但光一直在走。
她也是。
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*——未完,第八章:8.1 向太阳索取*