第280章 制硅
李阳带领着联合技术中心的同事,开始着手制造那些造芯利器。
在他的指挥下,机加车间的工人师傅们个个干劲十足,夜以继日地加工各种零部件。
崭新的数控机床轰鸣不止,切削液四溅,金属碎屑纷飞，那些曾经只能依靠手工操作的精密部件,如今正在机器的运作下,一一成型。
李阳时不时出现在车间里,仔细检查每一道工序,亲自示范一些关键步骤。
他那双略显粗糙的大手,在机床前行云流水地穿梭,似乎天生就是干这行的料。
"老张,注意这个孔的尺寸,公差控制在 0.01mm 以内!"
"小刘,多余的毛刺要仔细去除,影响精度的话要返工!"
李阳一边叮嘱着,一边不忘鼓励大家,"兄弟们加油!只要咱们齐心协力,什么困难都能克服!"
就这样,在他的带领下,一个个零件日臻完美,逐渐成型。
而另一边,李阳的"秘密武器"——小世界里的数控加工厂,也在飞速运转。
凭借着十倍的时间流速,那里的生产效率简直惊人。
李阳每天只需在里面待上一两个小时,外界就已经过去大半天了。
数控机床日夜不停地加工,仿佛永不知疲倦，一些特别精密,技术含量极高的核心部件,几乎清一色地产自这个神奇的空间。
至于一些常规零件,李阳则交给了联合技术中心的配套车间。
那里同样是机器轰鸣,热火朝天。
在所有人的共同努力下,制造芯片设备所需的上万个零部件,正以肉眼可见的速度日益完善。
与此同时,李阳还在负责一项极其重要的任务——硅的提炼。
要知道,芯片的基础材料,就是这看似普通的化学元素。
硅,是地球上储量仅次于氧的元素,广泛存在于沙子,石英,长石等岩矿中。
但天然的硅,往往夹杂着各种杂质,想要制造芯片,必须将其提纯至 99.9999% 以上,也就是著名的"六个九"
这需要经过一系列复杂的冶炼,提纯工序。
首先,要将石英砂和焦炭,按一定比例混合,在 2000 摄氏度的高温下,进行碳热还原。
二氧化硅会被还原成单质硅,同时产生一氧化碳气体。
然后,这些含有 98% 以上的冶金级粗硅,还需要经过气相沉积等工序进一步提纯。
直到杂质含量降至百万分之一以下,才能用于芯片制造。
整个过程,需要电弧炉,气相沉积炉,还有多晶硅铸锭炉等大型设备。
更不用说其间的分析检测,化学处理等辅助工序了。
对于 60 年代的工业水平而言,这无疑是个巨大的挑战!
而对李阳来说,这些都不是问题。
凭借着过目不忘的本领,以及小世界空间里的"先进技术",他仅用了两周时间,就造出了第一台电弧炉。
那是一个直径两米,高三米的庞然大物。
乍一看,像极了科幻电影里的时光机器。
外壳由不锈钢制成,内里衬以耐火砖和石墨材料？
最关键的,是三根直径 50 厘米的石墨电极,它们通过特制的电极夹,与炉壁绝缘。
当巨大的电流通过时,电弧在电极之间劈啪作响,产生远超 2000 摄氏度的高温。
在这个"人造太阳"的炙烤下,混合好的石英砂和焦炭,被缓缓倒入炉内。
随着温度不断攀升,熔融的二氧化硅开始还原,逐渐析出单质硅。
在炉膛的下方,还设有出铁口和出渣口,以便及时排出熔融的硅液和渣液。
接下来,还需要经过 2-3 次的电弧炉熔炼,才能去除绝大部分的杂质,获得 98% 以上的冶金级硅。
李阳站在电弧炉前,满脸兴奋地看着这个"庞然巨物"。
它的每一寸金属,每一粒螺丝,都凝结着他的心血。
从图纸设计,到零部件采购,甚至是最后的安装调试,都是他亲力亲为。
当电极头缓缓降下,炽白的电弧在炉膛内跳动时,李阳几乎热泪盈眶。
他知道,这是新炎国芯片工业的第一缕曙光,也是他实现梦想的开端!
工人师傅们也被眼前这个"高科技产物"震撼到了。
"真是太不可思议了!这玩意儿,真能炼出硅来?"
"我的天!这温度,都赶上太阳表面了吧?那得多少度啊?"
"李工,您可真是我们的福星!有您在,咱们的电子工业,还愁不腾飞?" 面对大家的啧啧称奇,李阳谦虚地笑笑,继续忙活着。
在接下来的提纯环节,他又陆续制造了气相沉积炉,多晶硅铸锭炉等设备。
这些都是将冶金级粗硅进一步提纯至电子级的关键。
气相沉积炉能在 1000 多度的高温下,利用氢气,四氯化硅等物料,将硅沉积在特制的硅芯棒上,制得纯度高达 99.9999% 的多晶硅。
而多晶硅铸锭炉,则可将这些多晶硅再次熔化,定向凝固,最终长成直径达到 8 英寸,纯度高达99.9999999% 的单晶硅棒。
如此高纯度的硅材料,才堪称芯片制造的"良材美料"。
就这样,在李阳的悉心操作下,一炉炉高纯硅料被源源不断地炼制出来。
每当那银光熠熠,晶莹剔透的硅锭从炉膛中升起时,总能引来阵阵惊呼。
大家伙儿争先恐后地围上去,啧啧称奇那犹如宝石般璀璨夺目的硅晶体,简直就像是来自未来的科技结晶!
而更令人振奋的是,造芯设备的组装,也已进入了最后阶段!
在李阳的带领下,联合技术中心的同志们开始了芯片设备的组装工作。
这可是一项极其复杂和精密的工程,需要许多不同领域的技术人员密切配合
李阳将众人分成了几个小组,每个组负责一类设备的组装
光刻机小组由李阳亲自挂帅，作为制程中最关键的设备,它对装配精度和洁净度的要求极高。
李阳和几名机械技师穿上洁净服,戴上手套和口罩,小心翼翼地走进装配间。
只见几个大木箱整齐地码放着,里面装着制造光刻机所需的所有零部件。
在李阳的指挥下,技师们开始打开包装,取出里面的部件。
"小刘,把底座支架拿过来,注意别碰到地上!"
"老张,光刻头的光学系统就交给你了,对准要仔细!" 大家各司其职,开始了紧张而有序的装配。
李阳则穿梭其中,时而俯身察看,时而亲自动手。
只见他先是将底座支架用螺栓固定在光学平台上,反复检查支架的平整度和垂直度。
然后,他小心地将光刻头的球面轴承,电机和光学系统一一安放进支架内,用螺丝刀精调光路。
接着,他又安装了载物台,对准系统,以及曝光灯等附属设备。
每一步,他都十分谨慎,生怕出了差错。
毕竟,这可是第一台国产光刻机,事关新炎国集成电路的未来啊!
就这样,一个光学曝光装置渐渐成型了。
最先"问世"的,是一台光刻机。
这可是制造芯片的头号装备,承担着在硅片上描绘电路图形的重任。
它外形酷似一门加农炮,内里装配着高精度的光学系统。
当装好掩膜版,将涂覆光刻胶的硅片装入,紫外光束就会透过掩膜版,将电路图形精准地转印到硅片上。
通过多次重复光刻,最终在硅片上构建起复杂的集成电路。
而光刻之后,还需要显影,刻蚀,离子注入等一系列加工。
李阳和他的团队,又陆续制造了显影机,等离子刻蚀机,离子注入机等设备。
每一样都凝结着 60 年代国人的智慧和汗水。
虽然比起 21 世纪的西方同行们的装备,它们显得有些简陋笨拙,但已然堪称这个年代的"前沿科技"了!
回想起来,人类掌握芯片技术的历史其实并不长。
1947 年,贝尔实验室的肖克利等人发明了晶体管,拉开了半导体时代的序幕。
1958 年,德州仪器公司的杰克·基尔比,集成了第一块芯片。
自此之后,集成电路的规模和性能不断提升,电子产品日新月异。
然而在那个年代,芯片技术基本上被欧美垄断。
毛熊虽有研究,但受制于体制和工业基础,进展缓慢。
而东方的脚盆鸡,虽在 20 世纪 50 年代就开始了研究,但直到 70 年代,才建成了第一条生产线。
至于新炎国,虽然早在 1956 年就成立了半导体研究小组,但鉴于当时的科技实力,直到 60 年代中期,才正式立项研制第一块集成电路。
然而,李阳的横空出世,无疑为这个进程按下了"快进键"
……
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