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大国重器-第306部分
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要保证聚焦范围,一方面是研发波长更短的高能激光,一方面就是提升透镜的透光度。
两者缺一不可。
白云天正在指挥研究人员们做的,就是制造出高纯度、高透光度的透镜材料。
“提取样本,对其掺入杂质进行分析!”
随着他的命令,一根纤细的合金针从炉顶缓缓降落,汲取了部分熔融物,然后再缓缓升起。
研究人员提取了合金针上的样本,迅速送入各个测量仪器,对其内部成分进行测量。
数据很快出来。
“钼含量为4。2,……硼为0。12,……铁为0。04,……”研究人员带着激动的表情,将一项项参数迅速报到他面前。
随着一个个参数的报出,实验室内众人的表情都兴奋起来。
从检测的结果来看,这一炉材料的纯度已经达到了国际上同等纯度。
比国内最高水平还要高出一个等级!
白云天也很高兴。
虽然只能实验室小规模制造,但有了这种高纯度透光材料,光刻机的透镜就有了希望。
他嘴角微弯:“先别急,我们还只是制造出了高纯度材料,还不是高兴的时候。”
“是!”
研究人员们也知道还不是高兴的时候,要将高纯度材料,变成高透光率的镜片,还需要将其制作成锅盖大小的玻璃片,光是在成型时,如何让材料分子平均分散,保证每一个部位都同样强度、稳定性,就不是一件容易的事情。
这还只是第一步。
当玻璃片成型以后,还需要用金刚石车床进行超高精度的碾磨,所涉及到的技术难点,比玻璃片成型还要高。
但他们一点也不畏惧。
出于对白云天近乎于盲目的信任,他们相信任何困难都挡不住众人前进的步伐,很快就会被一一克服!
事实也是如此。
在白云天作弊性的直接指导下,研究人员只失败了几十次,就成功克服了玻璃成型的关键技术,制造出了内部应力、光学特性稳定的玻璃片。
随后的碾磨同样没有难住众人。
利用实验室少量制造的精细碾磨粉末、高纯度辅助试剂、保护膜,研究人员一鼓作气研磨出了符合需求的数十片高透光度镜片。
光刻机第一道关卡,被众人轻松越过!
第四百九十六章 此生无憾
透镜的研发成功只是第一步。
光刻机的制造难度极大,但主要的拦路虎一共有四条。
第一是制造精度要求极高,一台光刻机数万个零件,要求的制造精度最少也是微米级,绝大多数精密部件要求精度达到亚微米级,极少数超高精密零部件的加工精度需要达到100纳米~200纳米。
这样高的精度,以国内现行的加工技术,根本做不到。
人力有时而穷,八级技工的手工打磨最高精度仅能达到亚微米级,就算秉持着十年磨一剑的精神,也磨不出精度只有100微米的极高精密零件。
不过对于钢铁城来说,这已经不是问题。实验工厂新研发的自动车床、铣床、磨床等一系列加工设备,均达到了最高精度一百多纳米的水平,完全达到了个别超高精密零部件的加工要求。
第二个是高透光度的透镜。
第三个拦路虎,则是光刻机的行动部件。
最后一个,就是短波激光光源。
芯片光刻,是通过工作台的移动,来改变光刻聚焦,对光刻胶进行刻蚀。它的运动控制部件优劣,直接决定了光刻的精度,而移动速度,又决定了产率,可以说是光刻机最核心的子系统。
要保证最佳的对焦调整,工作台的最小移动距离必须非常小,最好是一个纳米一个纳米移动。
实际制作中当然达不到这样的精度。
以飞利浦最新款的光刻机为例,它的最小移动距离实际只有300纳米。加上光源波长,它的光刻效果,最小线宽达到了三百五十纳米。
其他厂商差不多也是同一水平,有区别也差距不大。
这就是当前国际最先进的光刻机制程能力。
所谓一代设备,一代产品。
最新的奔腾2266处理器,采用的就是350纳米线宽的制程工艺。
白云天进入到实验室,对李莲道:“你们这边进度怎么样?”
“非常顺利!”李莲给了他一个笑脸。
她带领的小组,负责制造光刻机最关键的工作台子系统,其中最重要的就是运动部件。
为了保证运动的稳定性,移动部分不是普通导轨,而是空气悬浮导轨。
从制造难度来说,它不算太大。
无非是一两百纳米的加工精度,对才鸟枪换炮的钢铁城来说一点难度也没有。
之所以它会成为光刻机研制的拦路虎,还是因为导轨设计需要运用到非常高深的流体力学知识,才能验算出怎样设计才会将气流对工作台稳定性的影响降到最低,从而设计出满足工业需要的产品。
偏偏这一点,对白云天最不构成阻碍。
谁让他有《制造史回顾》!
从科研的角度来说,这时代的其他人就好像盲人在旷野中摸索。
他们要很小心才不会路上的沟坎、障碍物绊倒,然后还要努力分辨前方究竟是悬崖,还是崎岖难行的山路,亦或是高不可攀的山峰。
只有通过空气流动、潺潺水声,他们才能花费巨大代价,找到一条前进的道路。
但即便如此,也许跟着水流、空气前行,还是会走入死胡同,不得不又退回到起点,重新寻找别的途径。在这个过程中,他们也尽可能与其他探路者相互交流信息,告诉别人某条路可能走得通,某条路是死路,让他们不要再去尝试。
人类文明每前进一步,都艰辛无比。
但白云天不同。
他就如同开了全图的玩家,一落地,就对四面八方的道路有着完整的认知,绝对不会走错。
决定他前进速度的,从来不是寻路的过程,而是有着怎样的交通工具。
他可以一直走在正确的道路上,偶尔步入一个岔路,在地上捡到一点不知道谁丢的钱。随后,他就可以用这钱去买一辆自行车,在接下来的路上骑得更快、更轻松,还有空看看美丽的风景。
光刻机的制造就是这样。
其他光刻机巨头,需要投入重金,请最优秀的研发人员,用最好的研发设备,潜心研究数年,中途还要用利益跟其他人交换技术,才能艰难地前行一步。
然而白云天不需要。
他在一开始,就清楚地知道自己在做什么样的东西,如何去做。
只要自己的技术够了,不需要试多少次,就能将东西做出来。
这对这时代的其他科研人员是不公平的。
但这世界,从来没有公平!
落后就要挨打,这是永世不变的至理箴言!
白云天从来不需要顾虑他人的感受,他只是根据自己的目标,坚定地走在自己的路上。
透镜、工作台很容易就做了出来。
并且他还根据后世设计,对工作台做了巨大改动,将惯常的一个工作台,改为了双工作台。
当一个工作台正在进行光刻工序时,另一个工作台则提前进行晶圆片更换、定位、微调、测量等前序工作。当那一个工作台完成光刻,两个工作台换位,立即就能进行下一道光刻工序,极大地提升了光刻效率。
光源部分,是唯一没有自造的。
毕竟汞灯只是光刻机光源,波长统一为365纳米,其制造难度并不是特别大。国际市场上的供应商很多,全面禁止对华出口的难度较大,很容易买到。
白云天为了省事,也就没自造,而是通过国内,直接购买了一套。
但是他还是做了小幅改进。
就是用将目镜浸入纯净液体中的方式,对光束波长进行一定幅度的折射,从而达到聚焦效果。
在后世,这叫浸入式光源。
现在各大光科技厂商正在就此技术,进行实验室研究阶段,尚未投入实用。
既然白云天手里有完整的技术,浸入式光源又能小幅改进光源聚焦,那又为何不用?
实际使用效果很好。
采用了浸入式光源技术以后,364纳米的光束波长被约束到了312纳米!
比之英特尔使用的350纳米技术,提升了近40纳米!
在白云天的亲自指导监督下,有李莲、华新等人直接领导,光刻机的制造进度快得惊人,透镜、工作台子系统、光源等最大的技术难点,一一被轻松攻克。
经过两个月的技术攻关——其实就是逐步熟悉制造工艺,一台双工位,最大晶元刻蚀尺寸为200mm的光刻机就顺利建造完成,顺利得让所有参与制造的技术人员感觉如在做梦。
“这就做好了?”
当最后一块挡板合上,螺丝拧紧,对光刻机通电系统测试通过,白云天宣布光刻机研发成功,其他人还是不敢相信这个事实,不由窃窃私语。
连下料到解决一个个技术问题,制作出子系统,再到总装,两个月就做出一台这时代最先进的光刻机……
这可能吗?
就算国内光刻机厂家,有现成图纸、熟练工,做一台出来也不止这点时间吧。
“行不行咱们试试不就知道了。”白云天看着众人表情,笑了笑没有解释。
有他带着一种接受了高端制造技术知识注入的新人亲自参与,两个月制造一台光刻机算什么。
要不是没有专用机床设备,哪要得了两个月!
像专门制造光刻机的ASML,一年就要卖几十上百台光刻机出去。
两月一台?
这么慢的生产速度,早就破产倒闭了!
光刻掩膜板早就做好了,这是白云天、李莲亲自动手做的,达到了钢铁城当前技术极限。
掩膜并非只有一个,而是一套。
光刻是个工序多达上百道的漫长加工过程,一道工序,可能就只有极微小的改变。逐步刻蚀掉需要加工部位的光刻胶,然后通过沉积、离子注入等方式,在硅晶元基片上生成所需的元器件、连线等不同部件。
因此整个过程是支离破碎的,每一次光刻都只针对一道工序,经由数百道工序之后,才会制造出一个包含了所有晶体管、电阻、电容等各种元器件的裸晶片。
由于工序漫长,每一道工序的掩膜必须严格对准,误差不能超过几个纳米。否则就会出现错位,导致沉积、注入不到正确的位置,制造失败。
可想而知,掩膜版的精度要求是多么高。
从制成的掩膜版上,众人只能看到星星点点的点、和纵横交错的细线,根本不知道最终出来的电路是怎样的。
工序如此之长,当然不可能马上就得出结果。
研究人员虽然很好奇,但是他们还有别的研究工作要做,当白云天宣布光刻机研发成功,研制团队解散以后,他们也只能回到本来的岗位,继续完成上面交代下来的研究工作。
一个月后,白云天、李莲等人穿着一身连套防护服,眼看着一张亮晶晶的晶圆片完成最后一道工序,小心翼翼摆放到了他们面前。
这还只是裸晶片,还需要经过切割、封装,才是大众平常所见到的芯片。
得知众所期待的第一次试制完成,闻讯的研究人员们都放下手头工作,聚了过来。等级较高的研究人员穿上连套防护服,进了实验室,其他的人则站在玻璃墙外,好奇地看着白云天小心托在手中的晶圆片。
“白总,这是什么集成电路?”一名实验
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