第一百七十二章 长城一号项目组
刘天柱愣了半天,粗糙的脸上渐渐浮现出一抹血色,他猛地一挺胸膛,吼道:“是!保证完成任务!”
“第二,单晶生长攻关组!周煜同志,这个组交给你!”李伟业看向周煜,“原料出来后,怎么把它变成合格的单晶棒,就是你的任务!我们需要一台我们自己的直拉法单晶炉!这涉及到精密传动、真空技术、热场控制,都是你的强项!”
周煜推了推眼镜,镜片后的双眼闪烁着兴奋的光芒:“没问题!交给我了!”
“第三,架构与测试组!”李伟业的目光最后落在了郑昊身上,“郑总师,这个组,你亲自带。小张、小李配合你。在材料和设备攻关的这段时间里,你们也不能闲着。我要你们利用那台模拟器,完成长城一号处理器的全部逻辑设计、指令集验证和仿真测试!做到万事俱备,只欠晶圆!”
“是!”郑昊、小张和小李齐声应道。
三路大军,分工明确,目标清晰。一场围绕着“一捧沙子”的攻坚战,就此全面打响。
整个815项目组,不,现在是长城一号项目组,进入了一种前所未有的高速运转状态。
刘天柱的“高纯硅料攻关组”成了最“野”的一支队伍。他真的发挥了自己路子野的特长,不知道从哪个化工厂借来了一间废弃的车间,带着人叮叮当当地开始搭建反应装置。他们没有现成的石英反应管,就自己想办法拿耐高温玻璃去烧;没有高精度的流量计,就自己设计浮子流量计来标定;最头疼的是三氯氢硅的剧毒和强腐蚀性,整个团队几乎是穿着厚重的防化服在工作,每次出来,都像从水里捞出来一样。
周煜的“单晶生长攻关组”则最具“匠气”。他们把一台从苏联引进的旧真空烧结炉拆了个底朝天,一点点地进行改造。为了实现晶体匀速、无抖动的提拉和旋转,周煜和郑昊在数控机床项目里积累的S曲线控制算法和微步驱动技术,被完美地移植了过来。他们用尽了一切办法,试图在那小小的坩埚里,构建一个稳定而均匀的完美热场。
而郑昊带领的架构与测试组,则像是进入了另一个维度的战场。在那台由无数继电器和指示灯组成的“模拟器”上,一场无声的战争正在进行。郑昊抛出的RISC(精简指令集)架构,在最初的惊艳过后,也遇到了巨大的挑战。如何用最少的指令,实现最复杂的逻辑运算,同时保证最高的效率,考验着整个小组的智慧。
郑昊几乎把家搬到了实验室,他的大脑就像一台双核处理器,一半在思考着CPU的逻辑门电路,另一半则在随时准备支援另外两个小组。
“老刘,你们那个反应炉的密封圈材质不对,顶不住氯化氢的腐气,试试聚四氟乙烯!”
“周大哥,单晶炉的石墨加热器可以改成三段式设计,上下两段功率稍高,中间段稍低,这样可以形成一个更平坦的温区,有利于抑制位错的产生!”
一个个超越时代的技术“金手指”,被郑昊以“从国外资料上看到的”、“我个人的一点不成熟的想法”为由,不动声色地抛了出去。
起初,刘天柱和周煜还带着几分将信将疑。但当他们按照郑昊的建议进行修改后,发现那些困扰了他们许久的难题,竟然真的迎刃而解时,他们看郑昊的眼神,已经从佩服,变成了近乎仰望的崇敬。
这个年轻人,他的知识储备,简直就像一个深不见底的海洋。
一个月后,刘天柱的小组,终于在一次次的失败和爆炸声后,成功提炼出了第一批乳白色的高纯多晶硅棒。经过初步检测,纯度,无限接近五个九!
又过了半个月,周煜的单晶炉里,在所有人的屏息凝视下,一根闪烁着金属光泽,完美无瑕的深灰色圆柱体,被缓缓地从熔融的硅液中提拉了出来。
当那根直径三英寸的单晶硅棒,稳稳地放在天鹅绒的托盘上时,整个实验室,爆发出雷鸣般的欢呼!
李伟业总工戴着白手套,颤抖地抚摸着那根光滑如镜的硅棒,像是在抚摸一件绝世珍宝。他转过头,看着满身油污和化学品味道的刘天柱,看着双眼布满血丝的周煜,看着同样疲惫但眼神明亮的郑昊,这位老将的眼泪,再也忍不住,夺眶而出。
“我们……我们有自己的基石了!”
第一根三英寸单晶硅棒的诞生,像一针强心剂,注入了长城一号项目组每个人的心脏。成功的喜悦冲淡了连日奋战的疲惫,实验室里洋溢着一种近乎疯狂的氛围。
然而,郑昊却比任何人都清醒。他知道,这仅仅是万里长征的第一步。从一根完美的单晶硅棒,到一片合格的晶圆,中间还隔着一道名为“精密加工”的巨大鸿沟。
庆祝会开完的第二天一早,郑昊就将周煜、孙宇和钱浩召集到了单晶棒面前。那根硅棒被小心翼翼地固定在一个特制的架子上,在灯光下反射出深邃而神秘的光泽。
“各位,我们的基石有了,现在,要把这块基石,切成厚度均匀、表面光滑的瓦片——也就是晶圆。”郑昊用戴着手套的手,轻轻拂过硅棒光滑的表面。
“这不难吧?”钱浩有些不解地说道,“我们机床所有的是各种精密切割设备,用金刚石切割机,把它切成片不就行了?”
“理论上是这样。”郑昊点了点头,随即话锋一转,“但魔鬼,全在细节里。”
他拿起一张纸和笔,在上面画了一个示意图。
“第一个魔鬼,叫定向。单晶硅是各向异性的,不同晶向的物理和化学性质完全不同。我们后续的工艺,比如腐蚀,都是基于特定的晶向来进行的。所以,在切割之前,我们必须用X射线衍射法,精确地找到它的<111>晶向,并沿着这个方向切割。这个过程,不能有丝毫偏差。”
周煜立刻意识到了问题的关键:“我们的X射线衍射仪精度不够,而且操作复杂,要做到批量化的精确定向,很难。”
“第二个魔鬼,叫切割。”郑昊继续画着,“我们用的不是普通的金刚石锯片,而是一种内圆切割机。刀片是环形的,金刚石刃口在内圈。这样切割时,刀片的张力可以保证极高的切割精度和稳定性。但是,这种刀片,我们国家造不出来。它的厚度只有零点几毫米,对应变和材料要求极高。”
“第三个魔鬼,叫研磨和抛光。”郑昊的声音愈发凝重,“切割下来的硅片,表面会有很多刀痕和损伤层。我们需要用研磨液,进行双面研磨,把硅片的厚度误差控制在微米级别。然后,是化学机械抛光(CMP),用纳米级的二氧化硅磨料和化学腐蚀液,把硅片的一面,抛光到原子级的平整度。这个表面的粗糙度,要比我们能造出的最精密的光学镜头,还要光滑上百倍!”
一连串闻所未闻的名词和匪夷所思的技术指标,像三座大山,压在了众人心头。刚刚还轻松愉快的气氛,瞬间变得凝重起来。
原来,把一块“石头”变成一片“镜子”,竟然是如此艰难的一件事。
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