二零四 ARM

按照道理来讲，这种碳化硅材料性能如此之好，优点那么多，早就该进入到基地的视野了，只不过基地有着主脑主持，还有可以取代处理器芯片的纳米虫，在基地范围内很容易就能实现自动控制，对于只能依赖电能运行的芯片暂时没有太大的需求。

而基地救回来的张诚院士还有他手下的研究生，所学的通讯技术专业其实跟集成电路设计也有着遥远的距离，现代社会分工越来越细，如过去那般一人可以精通一整个行业的大师几乎不存在了，只是作为长年生活在科技前沿的研究人员，对于芯片的设计终究是有些了解的。

不过隔行如隔山，对此他们也仅仅是有些了解罢了，就是这一点点的了解，再学习过基地的一些基础资料后，他们倒是在主脑的配合下，勉强可以开始一点设计工作，只不过最初的时候，他们基于单晶硅设计的简易芯片，稍一通电，就直接毁掉了，才知道在这个暗能量肆虐的环境下，最为成熟的芯片领域，单晶硅基材已经没有了用武之地。

既然硅元素不行，就需要选择其他的半导体材料了，只不过在末世之前，碳化硅这种半导体材料虽然也得到了广泛的应用，却一般都集中在大功率电子转换器还有发光二极管等领域，当然那种作为磨料使用的黑色或者绿色的砂轮也很常见，方文上班的时候也经常用它们来磨车刀或者钻头。

虽然作为半导体材料它有着很优良的特性，不过由于晶体类型太多，加工困难等原因，并没有处理器级别的芯片被大规模地工业生产，许多人一想到芯片很自然地就想到了单晶硅，要么就是最近很流行的石墨烯上面，而基地的石墨烯完全是自己量产，要多少有多少的状态，所以哪怕是张诚这样的半个圈内人，也很自然地就把目光投入到了石墨烯上面，只不过对于石墨烯芯片，基地有的只是一点理论上的猜想，毕竟所有的实物对处于实验室状态，根本不会出现在大学的资料上来，让那些很少接触这方面的人把理论运用到实际中来，还需要很大的努力，反正到目前为止，他们还没有做出足够的成绩。

不过对于方文这样的外行人来说，既然硅元素不堪造就，那么就从主脑所列的，可以充当半导体材料的元素还有化合物中间再找一个就是了，而在世界上已发现的半导体材料中，可以直接取代硅元素，充当基材的半导体材料，主脑推荐的就是这个碳化硅，它的排列顺序就在硅元素的后面。

方文觉得，反正都要尝试，干脆按顺序来好了，他首先调动脑海里面的记忆，按照教材上面的集成电路设计规范，设计出世界上第一块商用处理器，英特尔的4004，幸好理工大学还有着集成电路设计的专业，否则方文都不知道上哪里寻找这些集成电路设计的知识

拥有2300个晶体管的4004处理器，采用十微米工艺设计，只有四十五条指令，原理和电路图早已公之于众，方文也是很容易就把电路设计了出来，或者说抄更加的合适。

不过硅半导体的基材和碳化硅半导体的基材终究有许多的不同，幸好把碳化硅材料变成晶体管也不是一件非常困难的工作，随着方文的思考，眼前的4004原理图飞快地变成了实物。

采用碳化硅基材，十纳米制程还有常温超导体导线连接的处理器实物，就出现在方文的眼前。

事实上出现在眼前的4004处理器并不止一个，而是连在一起的几十个，毕竟区区两千多个晶体管的数量实在太少，如果不增加封装电路的话，它的表面积只有几平方毫米那么大，如果不注意的话，甚至会把它当做一块污渍而忽略过去。

接下来继续封装接出引脚，处理器看起来才大了一圈，然后就通电测试。

得益于制程的提高，4004处理器的工作频率竟然达到了2g，虽然这个数字完全没有任何的用处，最多可以多进行几亿次的运算罢了，然而让方文惊喜的是，它竟然没有烧毁，就算是在完全模拟了外界的环境的情况下依然如此。

事实证明，碳化硅做芯片还是相当靠谱的，十纳米已经是末世前人类制程技术中比较先进的了，现实中投入商用的最高制程也不过七纳米，毕竟他们早就尝试过了，别说纳米级别，就算五微米的硅处理器，在外界运行的时候都会直接烧掉。

不过4004这样的简易处理器显然不符合灵儿的要求，方文索性选择了arm处理中比较早的一款，arm7处理器来重新设计。

arm7处理器算是一款比较经典的精简指令集处理器了，由于英国arm公司采用只设计而不生产的方式，对这款处理器进行了广泛的授权，所以它的处理器原理还有电路结构根本不是什么秘密，后来的骁龙还有海思，无一不是在arm处理器公版上改型而来。

方文可没有对它改型的能力，不过按部就班对公版抄袭还是很容易的，一会功夫，采用零点五微米制程的arm7公版处理器就出现在方文的眼前，他这回倒没有对制程改进，纯粹是想尝试一下这样复杂的处理器结构，在暗能量环境中能不能运行。

经过几秒钟的封装过后，处理器被插在一块临时改出来的主板上，顺利点亮，并且成功地运行了起来。

arm是一款很简单的处理器，运行不了太大的程序，不过用来测试已经足够了，经过加速运行，一个小时以后，处理器依然没有任何的故障，反而因为采用了常温超导体连接的关系，处理器仅仅比环境温度高出几度。

方文把核心换成了arm9，这也是他在资料里面找到的最新的处理器核心，也已经是老古董了，不过经过了主脑的优化，直接采用五纳米的加工工艺，主频飙升到3g，处理能力大增。

最重要的就是，在这种情况下，它依然可以在外界稳定运行，没有被击穿烧毁，而且得益于优秀的低功耗设计，还有常温超导体的布线，它保持着极低的功耗，全速运行状态下，最高的功耗还不到几瓦。