第48章 手摘工业王冠

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叮铃铃 陈启明的手机响起，他看了眼时间。 “……怎么就到晚饭点了我到底在实验室逛了多久思考了多久” “喂，妈，怎么了” “小明你去哪了，还没放学吗饭快做好了赶快回来吃饭！”电话那头的母亲带着一丝嗔怪的语气。 陈启明心里咯噔一下，但脸上依旧平静，脑子飞速运转，一个完美的借口瞬间成型。 “哦，在图书馆学习呢，我马上回来！” “行，那你快点啊，菜要凉了。” 挂断电话，陈启明最后扫了一眼这片闪烁着未来科技光芒的地下帝国，与楼上那个即将飘来饭菜香的人间世界形成了鲜明对比。他关掉所有屏幕，快步走上阶梯。随着他的离开，身后的入口无声无息地恢复成那片平平无奇的水泥地面，仿佛一切都未曾发生。 趁着父母不注意，偷偷从地下室溜了出来，又偷偷到门口假装开门回来，动作娴熟，丝毫没有被发现！ 晚饭过后，“爸，妈，我出去干一件大事，而且是好几天，没有重大事情不要来找我。” “你去干什么大事！快要九省联考了还出去鬼混！” “你这臭小子一个高中生还能干什么大事好好学习准备考试才是正事！” “这真是大事！你们不要打扰我，手机最好也别打了。” 趁父母吃饭的不注意，陈启明又偷偷溜入地下室，回自己的专属实验室继续1nm光刻机的研发制造。 地下室的入口无声关闭，隔绝了人间烟火。陈启明站在阶梯的尽头，整个地下科技帝国的光芒仿佛都在迎接他的回归。 这一次，他的眼中没有了初见时的震撼，取而代之的是一种创造者即将挥毫泼墨的专注与炽热。他没有片刻停留，径直走向了相关实验室。 首先是第一步，光学系统——机器的灵魂！ 来到超精密光学中心的实验室，在这里，空气中连一粒尘埃都看不到，洁净度超越了人类现有一切标准的class 1级别。在这里，哪怕是一粒纳米级的尘埃落在镜片上，都可能导致整套光学系统的报废。 陈启明没有去看那些现成的、代表着当前地球最高水平的设备，而是直接走向实验室的“材料合成与生长区”。 制造1nm光刻机的光学系统，第一步，也是最基础的一步，就是制造出承载一切的镜片基底——镜坯。在前世，这是德国肖特公司耗费数十年攻关才掌握的顶级绝活，其制造出的零热膨胀系数石英玻璃，是蔡司镜片的基础。 但陈启明要做的，比那更好。 目标：合成零热膨胀系数的‘复合碳化硅-石英’晶体，尺寸，直径550mm。 随着他按照学习和说明，一点一点的操作和指令，一台巨大的圆柱形设备发出低沉的嗡鸣。内部瞬间被抽成绝对真空，温度和压力参数在屏幕上以毫秒级的频率进行着精确调整。陈启明没有使用现成的石英砂，而是直接在【万物采购】中订购了最纯粹的碳和硅。 这些基础元素在设备中被气化，然后在一块小小的籽晶上，以一种超越蓝星理解的“诱导外延生长”方式，一个原子层一个原子层地完美堆叠。 屏幕上，晶体的生长过程被实时模拟出来，其内部晶格结构完美无瑕，没有任何杂质和缺陷。整个过程，快得不可思议。外界需要数周乃至数月才能缓慢生长出来的巨大晶体，在这里，仅仅花费了几个小时。 当设备门打开，一块通体黝黑、却散发着奇异光泽的巨大圆形镜坯，被机械臂稳稳地托了出来。它的物理性能，在耐用性、刚性和热稳定性上，全面超越了德国肖特公司的王牌产品。 “第一步，完成。”陈启明面无表情，仿佛只是完成了一次高中化学实验。 紧接着，镜坯被送入了隔壁的“超精密加工区”。 迎接它的是一台系统特供的“磁流变与离子束复合抛光机”。这是光刻机制造中，神话色彩最浓重的一步——镜面打磨。 在前世，为了将镜片表面打磨到皮米级精度，蔡司的工程师需要耗费数年时间，用最精密的仪器进行无数次的测量和修正。 但在这里，陈启…明只是将自己设计的、包含复杂非球面参数的八块变形镜（anamorphic mirrors）图纸导入系统。 “开始加工。” 巨大的机械臂夹着镜坯，以一种奇异的韵律在高速旋转的磁流变液体中移动。无数细小的磁性颗粒在磁场控制下，如同一支无形的、拥有亿万根刷毛的刷子，对镜面进行着亚纳米级的“粗加工”。 几小时后，粗加工完成。紧接着，一道幽蓝色的高能离子束被激发，如同最锋利的手术刀，开始对镜面进行最后的“雕琢”。离子束每扫过一次，就在镜面上剥离掉几个原子层，其精度之高，已经超出了当前人类物理学的测量极限。 又是几个小时过去。 【所有镜片加工完毕，表面粗糙度：0.05皮米。曲面轮廓误差：低于0.01皮米。】 看到这个数据，就算是心如止水的陈启明，也不禁深吸一口气。0.01皮米！这是什么概念相当于在整个太平洋海面上，最高的浪花和最低的波谷之间，高度差不超过一根头发丝的百万分之一！ 这已经不是工业，而是神迹！ 接下来是第三步，也是决定euv光刻机成败的关键——多层膜（multilayer）的镀制。 由于没有任何材料能有效折射13.5纳米波长的euv光，所以euv光刻机必须使用反射镜。为了最大限度地反射euv光，镜片表面必须镀上四十到五十层“钼（mo）”和“硅（si）”交替组成的薄膜，每一层的厚度都必须精确控制在几纳米。 在前世，这是全球仅有少数几家公司掌握的核心机密，其反射率的理论极限被公认为70%。 陈启明将八块完美无瑕的镜片送入“原子层沉积（ald）”设备中。但他并没有直接开始镀膜。 “在mo/si多层膜之间，插入厚度为0.1纳米的‘钌-石英’复合界面层，以消除界面应力，提升反射率。” 这又是他基于更高维知识进行的魔改！外界科学家还在为如何减少薄膜之间的应力而苦恼时，他已经找到了完美的解决方案。 随着设备运行，不同元素的原子蒸汽被交替注入真空腔体，一层又一层地“刷”在镜片表面。 当镀膜完成，系统给出了最终的检测报告。 【反射率：71.8%。】 超越理论极限！ 至此，整套high-na euv光学系统的核心部件，这套凝聚了光学、材料学和精密制造巅峰的“神之眼”，在不到十个小时的时间里，被陈启明一个人，从最基础的原材料开始，一手打造完成！ 这在地球上是不可想象的。任何一个国家想要复刻这个过程，都需要投入数十年时间和数千亿美元，组织成千上万的顶尖科学家和工程师协同攻关，而且成功率极低。 而这，仅仅是陈启明的第一步。 他马不停蹄地来到下一个实验室，开始制造光刻机的“躯干”——双工件台系统。 这是机械工程的极限。为了效率，它要求一个工件台在进行曝光的同时，另一个工件台已经载着下一块晶圆进行预对准和测量。两个台面需要在真空环境中以超过7g的加速度进行闪电般的交换和移动，同时定位精度必须控制在纳米之内。 陈启明直接调出了他优化的设计方案。 材料，他没有选择传统的陶瓷，而是让系统合成了一种“碳化硅基陶瓷-钛合金复合材料”，在保持超高刚性的同时，将重量降低了30%。 驱动，他设计了一套全新的“哈尔巴赫阵列磁悬浮系统”，利用特殊的磁体排布，在工件台下方产生更强、更均匀的磁场，使其能够在无任何物理接触的情况下，进行超高速、超平稳的运动。 控制算法，他更是亲手编写了一套包含“前馈-反馈耦合控制”与“多体系统动力学实时解耦”的复杂程序。 在系统的集成制造中心里，巨大的3d打印机直接用激光烧结技术，一体成型地制造出了复杂的工件台基座。无数微型机械臂则如同辛勤的蜜蜂，将成千上万个传感器、致动器和磁体，以亚微米级的精度安装到预定位置。 又一个五个小时后，一套在性能上全面碾压asml最先进产品的双工件台系统，宣告完工。经过测试，它的极限加速度达到了惊人的10g，而重复定位精度，则被锁定在了恐怖的0.1纳米！ 光学系统（灵魂）、机械系统（躯干）都已完成。接下来，是赋予这台机器智慧的“大脑”——全套的控制与操作系统。 这同样是一个庞大到令人生畏的工程，其代码量和复杂度，不亚于开发一套完整的pc操作系统。 但对拥有完整知识的陈启明来说，这只是一个“翻译”工作。 他再次回到办公区，双手在虚拟键盘上化作一片幻影。 从最底层的硬件驱动，到中间的运动控制与时序管理模块，再到最上层的图形化操作界面和工艺流程编辑软件……一行行完美无瑕、逻辑严谨的代码从他指尖流淌而出。 他甚至顺手编写了一套配套的eda（电子设计自动化）软件，其性能足以让当前市面上的synopsys、cadence等巨头公司的产品相形见绌。 …… 一日复一日，时间慢慢流逝。时间来到12月19日，星期一。 当陈启明写下最后一行代码并按下编译键时，他已经独自一人，完成了光刻机制造所需的所有核心硬件、软件、算法和材料的研发与制造。 一个人的光刻机全产业链！时间仅仅花费14天。 这是一个足以让整个世界都为之疯狂的奇迹。