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第175章 授课（第3页）

二是在同样大小的芯片上，塞更多的晶体管。”

“毕竟硅基一个晶体管只能干一件小事，1位运算、1个开关，想实现更复杂的功能，只能靠堆晶体管数量。”

他话锋一转，手指又落回约瑟夫森环上，语气里多了几分赞许：“但咱们的超导不一样。

咱们这约氏环，靠的是磁通量子态的相干演化运算，不是电子迁移，小的话还行，反而不能做太大。

因为没有发热，还可以做立体堆叠。”

“就像这原型机，256个环做寄存器，16个环做a，44个环做地址译码，总共才几百个环，就能实现16位加减乘除。

要是换成硅基，得塞两万九千个晶体管才能做到。”

吴军伸手比划着原型机的尺寸，“咱们做成微米级尺寸，不仅不影响速度，反而方便制作也方便我们测试调试。

等后续验证透了逻辑，把环体缩到纳米级，算力还是一样快。”

林野听得频频点头，又抛出一个疑惑：“吴老师，我还有个问题。

之前我自学过硬件，cpu一个指令周期只能运算有限的位数，比如硅基8086，一个周期只能算1位，顶多8位。

咱们这超导的16位，一个周期就能算完，这和尺寸、约氏环数量有关系吗？还有你刚才说的立体堆叠，放在硬盘上我懂，在cpu上怎么理解？”

“问得精准，这就是第二个核心知识点，也是超导碾压硅基的关键。”

吴军站起身，拉过之前画设计图的稿纸，用笔在上面画了两个简单的对比图：一个是串联的小圆圈（硅基晶体管），一个是并行的大圆环（约氏环）。

“你看，硅基cpu的运算单元，是串行排布的。”

他指着硅基的草图，“硅基8086的16位a，是16个1位全加器串起来的，低位算完，进位信号才能传到高位，一个时钟周期只能算1位，16位加法就得16个周期。

而且硅基只能平铺排布晶体管，没法立体堆叠。”

“一旦堆叠，上下层的晶体管发热会相互影响，线路交叉也会产生严重串扰，根本没法稳定运行。”

说完，他又指着超导的草图，语气上扬：“但咱们的超导cpu不一样。

第一，约氏环是并行排布的，因此有磁屏蔽所以互不干扰。

16个运算环阵列，每个环对应1位，环间用超导链路耦合，进位信号工程上可以认为无延迟同步，所以一个时钟周期就能完成16位全运算，后续升级到64位或者128位，继续增加环的数量，只要不超过极限，还是一个周期算完。”

“第二，就是立体堆叠。”

吴军眼神发亮，语气里带着对未来的笃定，“咱们这超导原型机现在是平铺的，因为是验证版，方便测试，但超导的特性，决定了它可以做立体堆叠。”

，！

“超导无发热，上下层的约氏环不会因为堆叠而相互影响；而且超导线路零串扰，哪怕立体交叉布线，也不会有信号干扰。”

他伸手比划着立体堆叠的样子，继续讲解：“咱们后续做i9级超导cpu，用14纳米工艺，虽然单个环的尺寸比高端硅基大一点，但咱们可以做多层立体堆叠。

把运算环、寄存器环、控制环分成不同的层，立体排布，既节省平面空间，又能增加环的数量、提升算力。

比如平铺只能放几千万个环，立体堆叠就能放几亿个、几十亿个环，算力直接翻n倍。”

“反观硅基，别说立体堆叠，就算是平铺，也不敢把晶体管做得太密，太密就会发热、串扰，良率直接暴跌。”

吴军语气里带着几分感慨，“这就是超导的先天优势：硅基是‘被逼着往小了做，还处处受限’，咱们是‘可大可小，可平可立，怎么方便怎么来，还不影响性能’。”

林野盯着原型机上的约氏环，眼里的疑惑彻底消散，他忍不住插话：“我懂了！

也就是说，硅基往小了做，是没办法的办法，因为它有电阻、会发热，只能靠缩小尺寸来弥补。

而咱们的超导，没有这些限制，做大是为了方便调试、塑形，做小是为了提升集成度，还能立体堆叠。

运算又是并行的，所以哪怕尺寸稍大，算力也能碾压硅基。”

“完全正确！”

吴军欣慰地点头，伸手拍了拍林野的肩膀，“你工程能力很强，一点就透，这就是我带你来从8086开始练手的原因。

先搞懂硅基的局限，再明白超导的优势，把理论补扎实，后续咱们升级64位、做i9级原型机。”