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。
为了这个小小的零件,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,站在一堆灰扑扑的矿石面前。
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。原子大小差不多,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运到了江州。
“启动!”
巨大的电机轰鸣。
转速:转/分。
混合气体被注入。
一天后。
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,“加多了也不行。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,那也不行。
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。
三天后。
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?不是说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:每小时只升温10度。花三天时间,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。
一天……两天……三天……
炉子里的温度到了1200度。
然后是更漫长的降温。
四天……五天……七天。
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。
工人们小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,它折射出迷人的光彩。
“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?”
“听说,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。”