0:00:01.246,0:00:04.784
过去，计算机和房间一样庞大。

0:00:04.784,0:00:06.410
但是如今你可以把计算机揣进兜里，

0:00:06.410,0:00:07.585
戴在手腕上，

0:00:07.585,0:00:10.948
甚至是嵌入身体中。

0:00:10.948,0:00:12.289
多棒啊！

0:00:12.809,0:00:17.070
这些都得益于晶体管的微型化，

0:00:17.070,0:00:19.616
晶体管是电路中的小开关，

0:00:19.616,0:00:21.462
位于计算机的核心区域。

0:00:22.051,0:00:25.217
晶体管经过数十年的研发、

0:00:25.217,0:00:28.029
科学工程上的突破

0:00:28.029,0:00:30.741
和数十亿美元的投入之后取得成功。

0:00:31.352,0:00:34.074
它赋予了我们强大的计算能力、

0:00:34.074,0:00:35.903
海量的记忆功能

0:00:35.903,0:00:40.895
以及我们共同经历的数字革命。

0:00:41.665,0:00:44.417
但是坏消息是，

0:00:44.417,0:00:47.573
随着晶体管小型化的速率不断下降，

0:00:47.573,0:00:51.963
我们即将迎来数字化的瓶颈。

0:00:52.471,0:00:55.329
与此同时，

0:00:55.329,0:00:59.331
我们在软件方面不断创新，

0:00:59.331,0:01:03.125
人工智能和大数据蓬勃发展。

0:01:03.125,0:01:08.199
我们的设备可以进行[br]面部识别以及现实增强，

0:01:08.199,0:01:12.464
可以在危险、混乱的道路上[br]进行无人驾驶。

0:01:12.959,0:01:14.166
简直不可思议！

0:01:14.618,0:01:19.249
但如果我们跟不上软件发展的速度，

0:01:19.249,0:01:23.080
就可能会达到科技发展的瓶颈，

0:01:23.080,0:01:27.324
软件发展会受到限制，

0:01:27.324,0:01:28.625
来自硬件发展的限制。

0:01:29.075,0:01:33.547
我们都经历过[br]在不断增多的软件更新

0:01:33.547,0:01:36.755
和新功能的重压下，

0:01:36.755,0:01:40.770
老版智能手机和平板带来的失望感，[br]加载缓慢甚至是停滞卡顿。

0:01:40.774,0:01:44.161
我们刚买这些设备的时候，[br]它们运转得还不错。

0:01:44.161,0:01:46.325
但是随着软件的更新，

0:01:46.325,0:01:50.041
硬件渐渐跟不上了。

0:01:51.883,0:01:55.479
半导体行业已经意识到了这一点，

0:01:55.479,0:01:59.387
并且致力于摆脱这一困境。

0:01:59.387,0:02:03.712
比如说超越晶体管到量子计算，

0:02:03.712,0:02:07.958
或者在替代架构中使用晶体管，

0:02:07.958,0:02:09.565
比如在神经网络中，

0:02:09.565,0:02:12.638
创造出更坚固有效的电路。

0:02:13.270,0:02:16.583
但是这些方法都很耗时，

0:02:16.583,0:02:21.260
我们正在寻找解决这个问题的捷径。

0:02:22.899,0:02:27.675
晶体管小型化速率下降，

0:02:27.675,0:02:32.391
是由制造过程日益复杂导致的。

0:02:33.142,0:02:36.392
过去，晶体管是[br]很大、很笨重的设备，

0:02:36.396,0:02:39.659
直到基于纯晶硅片的

0:02:39.659,0:02:42.440
集成电路的问世，[br]晶体管才不断变小。

0:02:42.946,0:02:45.699
在持续五十年的发展后，

0:02:45.699,0:02:49.106
如今我们可以使晶体管的特性尺寸

0:02:49.106,0:02:51.675
达到10纳米以下。

0:02:52.361,0:02:54.772
你可以把超过十亿个的晶体管

0:02:54.772,0:02:57.785
放在一个一平方毫米的硅片中。

0:02:58.273,0:03:00.289
为了更形象地描述这一点，[br]我将提供一些数据：

0:03:00.289,0:03:04.129
人的头发直径是100微米。

0:03:04.129,0:03:06.652
一个肉眼几乎看不见的血红细胞，

0:03:06.652,0:03:08.295
直径是8微米。

0:03:08.295,0:03:11.735
头发的宽度几乎是血红细胞的12倍。

0:03:12.467,0:03:15.521
但是相比之下，晶体管更小，

0:03:15.521,0:03:19.403
直径远小于1微米。

0:03:19.403,0:03:22.983
晶体管的宽度，

0:03:22.983,0:03:25.005
是一个血红细胞的260分之一，

0:03:25.005,0:03:29.473
是一个头发丝宽度的三千分之一。

0:03:29.473,0:03:33.847
这个不可思议的纳米科技[br]现在就被你揣在兜里。

0:03:35.204,0:03:37.346
除了显而易见的好处，

0:03:37.346,0:03:41.250
即我们可以放置更多、[br]更小的晶体管在芯片中，

0:03:41.984,0:03:45.476
更小的晶片还意味着更快的转换速度，

0:03:46.166,0:03:50.551
也意味着更高的转换效率。

0:03:50.551,0:03:53.068
这个结合赋予我们

0:03:53.072,0:03:57.385
更低成本、更高性能[br]和更高效率的电子设备，

0:03:57.385,0:03:59.478
在今天为我们带来了极大的方便。

0:04:02.415,0:04:05.153
生产这些集成电路，

0:04:05.153,0:04:08.405
需要我们将晶体管[br]在一个纯晶硅片上[br]

0:04:08.405,0:04:10.788
一层层地叠加起来。

0:04:11.332,0:04:13.534
简言之，

0:04:13.534,0:04:17.839
电路的每一个微小特征[br]都被投射在

0:04:17.839,0:04:20.205
硅片表面，

0:04:20.205,0:04:23.898
被记录在光敏材料上，

0:04:23.898,0:04:26.871
然后被蚀刻在光敏材料上，

0:04:26.871,0:04:29.932
将图样留在底层。

0:04:30.612,0:04:34.650
多年来，这一过程[br]得到了极大的改进，

0:04:34.650,0:04:37.493
从而赋予了电子设备今日的表现。

0:04:38.279,0:04:41.695
但是随着晶体管越变越小，

0:04:41.695,0:04:44.766
我们迎来了制造技术的

0:04:44.766,0:04:46.689
物理极限。

0:04:48.515,0:04:51.584
最新制造底样的系统

0:04:51.584,0:04:53.931
变得十分复杂，

0:04:53.931,0:04:58.685
导致每件设备的成本[br]高达1亿多美金。

0:04:58.685,0:05:03.006
而每家半导体工厂[br]都需要采购大量的这些设备。

0:05:03.006,0:05:07.462
于是人们开始正视这个问题：[br]这个方法是长期可行的吗？

0:05:08.441,0:05:12.121
但是我们相信我们可以[br]对芯片制造方法做出改变，

0:05:12.125,0:05:16.168
用一种全新的、更划算的方式，

0:05:16.966,0:05:20.923
使用分子工程和模拟自然的方法，

0:05:20.923,0:05:24.576
在我们晶体管的纳米维度上。

0:05:25.267,0:05:29.912
如我所说，传统制造方法将[br]电路的每一个微小特征

0:05:29.912,0:05:32.076
都投射到了晶片上。

0:05:32.818,0:05:35.546
但是如果你关注[br]一个集成电路的结构、

0:05:35.546,0:05:37.544
晶体管的排列，

0:05:37.544,0:05:41.207
你会发现这些微小特征[br]被重复了数百万次。

0:05:41.207,0:05:43.845
这是一种高度周期性的结构。

0:05:44.331,0:05:47.373
所以我们想在我们的替代生产技术中

0:05:47.373,0:05:50.074
利用这种周期性。

0:05:50.074,0:05:53.579
我们想使用自组装材料，

0:05:53.583,0:05:56.580
自然地组建周期性结构

0:05:56.584,0:05:58.987
来构建晶体管。

0:06:00.052,0:06:02.188
我们用材料进行试验，

0:06:02.188,0:06:05.639
让这些材料完成[br]精细图案的制作工作，

0:06:05.639,0:06:10.538
而不是试图在投射技术上寻找突破。

0:06:11.909,0:06:15.782
自组装原理在大自然中随处可见，

0:06:15.782,0:06:19.236
从脂质膜到细胞结构，

0:06:19.236,0:06:22.315
所以我们认为[br]这将会是有效的解决方法。

0:06:22.315,0:06:25.906
如果该方法可以应用于大自然，[br]同理可用于芯片产业。

0:06:26.549,0:06:31.323
所以这一切就顺其自然了，[br]

0:06:31.323,0:06:35.338
将稳固的自组装方法[br]应用到半导体的生产中去。

0:06:36.929,0:06:39.544
一种自组装材料——

0:06:40.388,0:06:42.609
名为嵌段共聚物——

0:06:42.609,0:06:47.406
由两条长度只有[br]几十纳米的聚合物链组成，

0:06:47.406,0:06:49.491
但是这些聚合物链彼此排斥。

0:06:49.491,0:06:51.019
它们彼此排斥，

0:06:51.019,0:06:54.930
就像水油不相溶，[br]就像我青春期的儿女。

0:06:54.930,0:06:56.311
（笑声）

0:06:56.311,0:06:59.125
但是我们强制使它们结合在一起，

0:06:59.129,0:07:01.808
在系统中创造一种嵌入式窘组，

0:07:01.808,0:07:04.074
即便它们想要相互分离。

0:07:04.716,0:07:07.975
一块巨型材料，[br]包含着数十亿个这样的聚合物链，

0:07:07.975,0:07:11.300
相似的化合物会粘结在一起，

0:07:11.300,0:07:14.143
同时互斥的化合物则会

0:07:14.143,0:07:15.312
相互分离。

0:07:15.312,0:07:19.080
这是嵌入式的窘组，[br]一种系统的张力。

0:07:19.080,0:07:23.449
所以这些化合物四处移动，[br]蠕动直到形成一个形状。

0:07:24.209,0:07:28.221
天然的自组装形状是纳米级的，

0:07:28.221,0:07:31.972
它有规律和周期性，还很长。

0:07:31.972,0:07:35.890
这就是我们在晶体管排列中所需要的。

0:07:37.347,0:07:39.812
所以我们可以应用分子工程

0:07:39.812,0:07:42.940
来设计不同尺寸的不同形状，

0:07:42.940,0:07:45.027
以及不同周期性的不同形状。

0:07:45.027,0:07:47.792
比如说，如果我们[br]选用一种对称分子，

0:07:47.792,0:07:50.901
它的两条聚合物链长度相似，

0:07:50.901,0:07:53.596
则自然的自组装结构就会是

0:07:53.596,0:07:56.499
长的曲线形，

0:07:56.499,0:07:58.389
像指纹一样。

0:07:58.951,0:08:01.237
指纹线的宽度

0:08:01.237,0:08:03.301
和其间的距离，

0:08:03.301,0:08:07.206
不仅取决于聚合物链的长度，

0:08:07.206,0:08:10.560
还取决于系统内嵌窘组的级别。

0:08:11.320,0:08:13.878
我们还可以创造更复杂的结构。

0:08:15.487,0:08:17.926
如果我们使用非对称分子，

0:08:18.839,0:08:22.924
其中一条聚合物链显著短于另一条。

0:08:23.749,0:08:26.459
这种情况下的自组装结构是这样的：

0:08:26.463,0:08:30.283
短链在中间形成一个牢固的圆球，

0:08:30.283,0:08:34.122
被包围在更长的、[br]相互排斥的聚合物链中，

0:08:34.122,0:08:36.220
形成一个自然的圆柱体。

0:08:37.089,0:08:39.148
这个圆柱体的尺寸

0:08:39.148,0:08:42.577
以及圆柱体之间的距离、周期性，

0:08:42.577,0:08:46.215
取决于我们选用的聚合物链的长度，

0:08:46.215,0:08:48.983
以及内嵌窘组的水平。

0:08:49.896,0:08:53.738
换言之，我们在利用分子工程

0:08:53.738,0:08:56.607
获得自组装的纳米结构。

0:08:56.607,0:09:02.359
这些结构可以是线形的、圆柱形的，[br]同时也符合我们设计的周期性。

0:09:02.369,0:09:05.630
我们在使用化学、化学工程

0:09:05.630,0:09:10.479
来制造我们晶体管[br]所需的纳米级特征。

0:09:13.611,0:09:17.644
但是自组装这些结构的能力

0:09:17.644,0:09:20.115
只解决了一半的问题，

0:09:20.115,0:09:22.928
因为我们还需要排列这些结构，

0:09:22.928,0:09:26.528
使得晶体管们可以形成集成电路。

0:09:27.246,0:09:29.948
但是这些东西相对更简单，

0:09:29.948,0:09:36.979
使用宽导向结构来固定自组装结构，

0:09:36.979,0:09:38.924
将它们锚定到位，

0:09:38.924,0:09:41.785
使剩余的自组装结构

0:09:41.785,0:09:43.159
可以平行排列，

0:09:43.159,0:09:45.599
从而与我们的导向结构保持一致。

0:09:46.510,0:09:51.143
比如，如果我们想制作一个[br]精细的、40纳米长的线形，

0:09:51.143,0:09:55.311
这对传统的投射技术[br]而言是非常困难的，

0:09:56.274,0:10:01.053
我们可以先制作[br]一个120纳米的导向结构，

0:10:01.053,0:10:03.571
使用普通的投射技术，

0:10:03.571,0:10:10.186
这个结构将把[br]3个40纳米长的线形排列在一起。

0:10:10.186,0:10:14.995
所以这些材料在进行[br]最困难的精细复写。

0:10:15.790,0:10:19.697
我们称这种方法为：[br]直接自组装法。

0:10:21.586,0:10:24.334
这种方法的挑战在于，

0:10:24.334,0:10:28.794
整个系统都需要完美地排列，

0:10:28.794,0:10:34.129
因为结构中任何微小的缺陷[br]都会导致晶体管的失效。

0:10:34.129,0:10:37.138
因为我们电路中存在数十亿个晶体管，

0:10:37.142,0:10:40.390
我们需要一个无比精细完美的系统。

0:10:40.977,0:10:42.956
但我们需要付出非凡的努力，

0:10:42.956,0:10:44.137
来达到这一目标。

0:10:44.137,0:10:47.183
从我们的化学清洁

0:10:47.183,0:10:49.533
到在半导体工厂中的

0:10:49.533,0:10:51.128
这些材料的精细处理

0:10:51.128,0:10:55.730
从而消除纳米级别的最小失误。

0:10:57.311,0:11:02.135
所以直接自组装法是一种[br]全新的，令人激动的颠覆性技术。

0:11:02.135,0:11:05.094
但是它还在发展阶段。

0:11:05.680,0:11:09.405
但是我们有信心在未来的几年里，

0:11:09.405,0:11:11.206
在半导体行业中

0:11:11.206,0:11:14.106
引入这种全新的

0:11:14.106,0:11:16.367
变革型制造方法，

0:11:17.014,0:11:20.022
如果我们成功了，

0:11:20.022,0:11:21.597
我们将能够继续进行

0:11:21.597,0:11:24.869
低成本的晶体管小型化、

0:11:24.869,0:11:28.656
计算能力的快速发展

0:11:28.656,0:11:30.542
以及数字的变革。

0:11:30.542,0:11:34.111
除此之外，这是将会是

0:11:34.111,0:11:36.386
分子制造新纪元的曙光。

0:11:36.386,0:11:37.947
听上去相当不错吧！

0:11:38.519,0:11:39.621
谢谢。

0:11:39.621,0:11:43.690
（掌声）