江州,江南之芯集团,会客室。
华为的代表,一位姓郑的高级副总裁,正焦急地在屋里踱步。
“林董,时间不等人啊。”
郑总把一部还没有发布的5G手机样机放在桌上。
“这是我们最新的旗舰机。芯片有了,屏幕有了,系统也有了。”
“但是,它没法打电话。”
“为什么?”
“因为缺滤波器。”
郑总指着手机的信号栏。
“现在的5G信号,频段特别多,像是一条拥挤的高速公路。滤波器就是筛子,把有用的信号筛进来,把没用的杂音挡在外面。”
“如果没有这个筛子,手机信号就会串台,全是噪音,根本连不上网。”
“而做这个筛子最好的材料,就是钽酸锂。”
“以前我们都买日本村田的。现在他们断供了。”
“库存只够维持一个月。一个月后,我们的生产线就得停,几百万台手机就成了砖头。”
林远看着那部手机。
为了这个的零件,多少心血可能付诸东流。
“郑总放心。”林远拿起那部手机,“一个月内,我给你筛子。”
江钢,特种冶金车间。
林远带着汉斯和孙大炮,站在一堆灰扑颇矿石面前。
这是“钽铌矿”。
“林老弟,这玩意儿难搞啊。”孙大炮虽然不懂化学,但也知道这东西的恶名。
“钽ta和铌Nb,在化学界被称为地狱双胞胎。”
“它们长得太像了。原子大差不多,脾气也差不多,总是混在一起,你中有我,我中有你。”
“要想把钽单独提出来,比把水里的盐分出来还难。”
“如果分不干净,铌混在钽里,做出来的晶体就会不纯,信号就会走调。”
“传统的办法是用强酸泡,然后萃取像洗衣服一样洗出来。但是效率极低,污染极大,而且分离度只有99%。”
“我们要的是99.999%。”
林远抓起一把矿粉。
“既然化学方法分不开……”
“那我们就用物理的方法。”
“什么物理?”汉斯问。
“离心。”
林远想起了之前做光刻胶原料时的经验。
“钽比铌,要重那么一点点原子量大一倍。”
“虽然化学性质一样,但体重不一样。”
“我们把它们变成气体氯化物,然后扔进超高速离心机里!”
“就像分离铀浓缩一样!”
“转起来!”
“重的钽会被甩到外圈,轻的铌留在内圈。”
“只要转速够快,这对双胞胎,就得分家!”
这需要核工业级别的离心机。
好在,林远现在是“军民融合”的红人。张将军那边打了个招呼,几台退役但还能用的离心机被越了江州。
“启动!”
巨大的电机轰鸣。
转速:转\/分。
混合气体被注入。
一后。
从外圈收集口流出来的,是纯度极高的五氯化钽。
从内圈流出来的,是五氯化铌。
“分开了!”化验员看着报告,“钽纯度:99.9995%!”
“这就是体重的胜利。”林远笑了。
原料有了。
接下来是“煮汤”。
把钽五氧化二钽和锂碳酸锂粉末混合,放进坩埚里,加热到1650度,让它们化成水,然后长晶体。
这次,林远用了之前发明的“陶瓷基铱金复合坩埚”假金锅。
锅没问题,耐高温。
但是,料出问题了。
“林董,这锂……它跑了。”
严教授种晶体的老专家看着监控屏幕,一脸无奈。
“锂这种东西,特别活泼。一加热到1000度以上,它就开始挥发,变成气体跑掉了。”
“我们配料的时候,钽和锂是1:1。”
“但是煮着煮着,锂跑了一半。”
“剩下的汤里,钽多锂少比例失调。”
“这样长出来的晶体,结构是乱的,根本不导电,也不透光,就是块废石头。”
“那就多加点锂?”顾盼出主意,“这叫富养。”
“试过了。”严教授摇头,“加多了也不校加多了,多余的锂会腐蚀坩埚,而且晶体会长出麻点。”
这也不行,那也不校
这就是“配比化学计量比”的噩梦。
林远看着那炉沸腾的汤。
“既然它想跑……”
“那我们就把盖子捂严实。”
“捂盖子?”
“对。”
林远在白板上画图。
“普通的炉子,上面是空的,锂蒸汽飘上去就被抽走了。”
“我们给坩埚上面,加一个回流罩。”
“这个罩子是冷的。”
“当锂变成气体飘上去,碰到冷的罩子,就会凝结成液滴。”
“然后滴回来!”
“就像蒸馒头一样!”
“水蒸气顶到锅盖,变成水珠流回来,锅里的水就不会干!”
“这叫气相平衡技术。”
加上了“锅盖”,锂终于不跑了。
晶体开始生长。
三后。
炉子降温,打开。
一根粗壮的晶棒被提了出来。
但是,当大家看到这根晶棒的时候,全都傻眼了。
它不是透明的。
它是黑的。
乌黑发亮,像一根烧火棍。
“完了。”顾盼心里一凉,“这咋成煤炭了?不是钽酸锂是透明的宝石吗?”
“这是缺氧。”
严教授叹了口气,并没有太意外。
“钽酸锂晶体在高温生长的时候,晶格里的氧原子会逃跑形成氧空位。”
“缺了氧,晶体就会变黑,而且会导电。”
“这种黑晶体,做不了滤波器,一通电就短路。”
“那怎么办?补氧?”
“对,得退火。”
“把它埋在特殊的粉末里,重新加热,通入氧气,让氧原子慢慢钻回去,把它漂白。”
“但是,”严教授脸色凝重,“这很难。”
“因为这根晶棒太大了4英寸。”
“如果直接加热,外面热了,里面还凉。氧气进去了外面白了,里面还是黑的。”
“而且,一冷一热,晶体内部的应力释放不出来。”
“啪!”
“就会炸裂。”
看着那根黑乎乎的晶棒,林远知道,这是最后一道坎。
要是把它炸了,这就前功尽弃。
“不能急火攻心。”
林远盯着晶棒。
“我们要给它做个慢桑拿。”
“怎么慢?”
“梯度升温 + 高压注氧。”
林远设计了一个特殊的退火炉。
“1. 慢慢热:每时只升温10度。花三时间,把它热透。让里外的温度完全一致。”
“2. 加压:普通的氧气钻不进去。我们就给炉子加压!”
“加到100个大气压!”
“把氧气硬生生地压进晶格的深处!”
“就像腌咸菜一样,压力大了,盐氧才能进得去!”
“3. 埋沙子:”
“为了防止炸裂,把它埋在碳酸锂粉末里。”
“这层粉末,既能保温,又能提供额外的锂气氛,防止表面分解。”
晶棒被埋进了粉末里,送进了高压炉。
封门。
加压。
升温。
这是一场耐心的考验。
一……两……三……
炉子里的温度到了1200度。
然后是更漫长的降温。
四……五……七。
整整一周。
所有人都守在炉子旁边,不敢合眼。
“降温完成。”
“压力归零。”
“开炉!”
炉门缓缓打开。
工人们心翼翼地扒开覆盖的粉末。
一抹晶莹剔透的光芒,射了出来。
原本黑乎乎的烧火棍,不见了。
取而代之的,是一根纯净无瑕、透明如水的晶体!
在灯光下,它折射出迷饶光彩。
“白了!变白了!”
顾盼激动得跳了起来。
严教授戴着手套,颤抖着抚摸着晶体表面。
“没有裂纹……”
“通体透明……”
“这是完美晶体!”
第一批国产钽酸锂晶圆,被送到了华为的实验室。
做成滤波器,装进手机。
测试室里。
“信号强度:-60dbm极好。”
“频段隔离度:50db完美。”
“丢包率:0%。”
郑总拿着那部终于能打电话的手机,拨通了一个号码。
“喂?听得见吗?”
“清楚!非常清楚!”
郑总放下电话,紧紧握住林远的手。
“林董,您救了我们。”
“不仅仅是救了这款手机。”
“是救了中国的5G。”
林远看着那部手机,笑了。
从泥巴陶瓷坩埚,到毒气羰基铁,再到黑石头钽铌矿。
他们这一路,硬是把这一堆破烂,炼成了国之重器。
“郑总,客气了。”
“既然滤波器搞定了。”
“那咱们是不是该谈谈射频芯片本身的制造了?”
“听,那个也是被卡脖子的?”
郑总愣了一下,随即大笑。
“林董,您这是要通吃啊!”
“行!只要您敢造,我们就敢用!”
就在林远准备庆祝的时候。
一个来自上海的电话,打破了平静。
是山田光一那个投诚的尼康专家。
“林先生,出事了。”
“怎么了?”
“您还记得那个被我骗走的日本特工佐藤吗?”
“记得。他拿走了假数据。”
“对。但是……”山田的声音有些发抖。
“东和财团,并没有完全按照那个假数据去造光刻机。”
“他们找了外援。”
“谁?”
“美国Zygo公司。”
“全球最顶级的光学计量公司。”
“他们用Zygo的干涉仪,对镜片进行了重新测量。”
“他们发现了数据是假的。”
“现在,萧若冰已经知道被骗了。”
“她很生气。”
“她不仅重启了high-NA光刻机项目。”
“而且,她还要对我们进行报复。”
“什么报复?”
“光刻胶原材料。”
“我们虽然搞定了间甲酚江钢炼的。”
“但是,光刻胶里还有一种关键成分光引发剂pAG。”
“这东西,全球只有一家日本公司能做东洋合成。”
“萧若冰已经买下了那家公司。”
“她宣布永久断供。”
林远深吸一口气。
刚补好一个窟窿,又漏了一个。
而且这次,是被识破后的疯狂反扑。
“光引发剂……”
林远看向窗外。
“那是一种见光死的化学品。”
“极难合成,极难保存。”
“既然她想玩化学……”
“那我们就以毒攻毒,去把药明康德做药的的人请来。”我要用制药的技术,来造光刻胶的引信。”
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