第594章 硅!点沙成金的奥秘!
狂喜的浪潮,如同海啸般席卷了整个西山实验区。
“晶体管”这个名字,在一夜之间,成为了比“神谕”本身更具魔力的词汇。
它代表着答案,代表着希望,代表着“盘古之心”工程,从理论走向现实的,第一块基石。
然而,当最初的兴奋褪去,冷静下来的专家们,很快就发现了摆在面前的,一个更加严峻,也更加基础的问题。
材料。
制造晶体管的材料——高纯度单晶半导体。
图纸上标注的是“锗”。
“钱老,我们查遍了国内所有的矿产资料,也询问了地质部门的专家。”
在紧急召开的技术会议上,一名负责材料的专家,面色凝重地汇报道。
“锗,属于稀散金属,在地壳中的含量极低,而且没有独立的矿床。它通常伴生在某些铅锌矿和煤矿中,含量只有百万分之几。”
“以我们目前的勘探和提炼技术,想要大规模获取高纯度的锗,几乎是不可能的。就算我们把全国的铅锌矿都翻个底朝天,提炼出来的锗,恐怕也只够造几个实验室样品。”
这个消息,像一盆冰水,浇在了所有人的头上。
刚刚找到的“圣杯”,竟然是用一种他们根本拿不到的材料制成的?
“老师为什么会选择一种这么稀有的材料?”有人不解地问道。
“不,这不是老师的问题。”钱学敏摇了摇头,他的目光,落在了元素周期表上。
他的手指,从“锗(Ge)”的位置,缓缓向上移动了一格。
落在了另一个元素上。
“硅(Si)。”
钱学敏的声音,带着一种笃定。
“看这里,硅,和锗,同属于第四主族,拥有相同的最外层电子结构,这意味着,它们拥有极其相似的半导体特性。”
“最关键的是……”钱学敏顿了顿,一字一句地说道,“硅,是地壳中含量第二丰富的元素,仅次于氧。它无处不在!”
“我们脚下的沙子,石头,泥土,它们的主要成分,就是二氧化硅!”
所有人的眼睛,瞬间亮了!
“钱老,您的意思是,我们可以用硅来代替锗?”黄建功激动地问。
“理论上,完全可以!”钱学敏点头,“甚至,硅的性能比锗更优秀!它的耐高温性能更好,能承受更高的电压,这意味着用硅制造的晶体管,会更稳定,更强大!”
“那老师为什么在图纸上标注的是锗,而不是硅?”有人再次提出疑问。
这个问题,让所有人都陷入了沉思。
是啊,既然硅储量丰富,性能更优,老师为什么不直接用硅?
“我明白了……”
良久,黄建功长叹一声,脸上露出了苦涩而又敬畏的表情。
“这……这依然是老师的‘考题’。”
“他用‘锗’,是给我们一个现成的,可以直接抄的‘答案’。让我们先理解什么是半导体,什么是PN结,什么是晶体管。”
“而他把‘硅’这个选项藏起来,是希望我们,在理解了基本原理之后,能举一反三,自己去寻找那个更优,也更具普适性的‘终极答案’!”
“他不仅在教我们技术,他还在教我们……如何做‘科研’!如何从已知,推向未知!”
黄建功的话,让在场的所有专家,都感到了深深的震撼和羞愧。
他们再一次,感受到了自己与老师之间,那如同天堑般的思维差距。
他们只是在解题。
而老师,是在教他们如何“出题”。
“好!既然明白了老师的用意,那我们的目标就非常明确了!”聂老总站起身,声音洪亮,“放弃锗!全力攻关硅!”
“我们的任务,就是把这满山的沙子和石头,变成我们‘盘古之心’的基石!”
“这,才是真正的‘点沙成金’!”
“是!”
新的目标确立,整个实验区再次高速运转起来。
然而,新的难题,也随之而来。
“点沙成金”,说起来容易,做起来,难如登天。
晶体管对硅的纯度要求,达到了一个匪夷所思的地步——99.9999%!甚至更高!
这意味着,每一亿个硅原子中,最多只能有一个杂质原子。
这比之前提炼“神盾”装甲用的高纯氧化铝,难度高了不止一个量级。
“我们尝试了所有能想到的化学提纯方法,都失败了。”
在化工实验室里,钱学敏看着最新出炉的检测报告,眉头紧锁。
“我们用碳,在电弧炉里将二氧化硅还原成粗硅,纯度最高只能达到98%,我们称之为‘工业硅’。”
“然后,我们将工业硅与氯化氢反应,生成三氯氢硅,再进行精馏提纯。这一步,可以将纯度提高到99.99%。”
“可从99.99%到99.9999%,这最后的0.0099%,像一道无法逾越的天堑!无论我们重复精馏多少次,都无法再提高一步!”
所有研究员都垂头丧气。
他们再一次,撞上了那堵看不见的“维度之墙”。
“问题出在哪里?”钱学敏喃喃自语。
他拿起笔,在黑板上,一遍又一遍地演算着反应方程式,检查着每一个流程。
忽然,他停了下来。
他的目光,落在了“精馏提纯”这四个字上。
“我明白了……”
钱学敏的眼中,闪过一丝明悟。
“我们又犯了经验主义的错误!”
他转身,对所有研究员说道:“化学方法,是有极限的!当杂质含量低到一定程度时,它们与主体物质的物理化学性质会变得极其相似,再用普通的蒸馏、萃取,是无法将它们分离的!”
“那……那该怎么办?”有人绝望地问。
“我们得换一种思路!”钱学敏的声音,斩钉截铁,“既然‘化学’的路走不通,我们就走‘物理’的路!”
“物理的路?”
“对!”钱学敏在黑板上,画了一个正在凝固的晶体。
“你们想,当一锅熔融的硅水,开始冷却结晶时,最先结晶出来的,会是什么?”
“是……是纯度最高的硅原子,因为它们的熔点最高,结构最规整。”一个年轻研究员回答道。
“没错!”钱学敏重重地点头,“而那些杂质原子,因为结构不规整,会扰乱晶格,所以它们会倾向于留在还未凝固的液体里!”
“利用这个原理,如果我们能控制硅水,让它从一端,非常非常缓慢地,开始结晶。那么,杂质就会被不断地‘推’到另一端去!”
“只要我们最后,把那一小段含有大量杂质的‘尾巴’切掉,剩下的,不就是我们想要的,超高纯度的单晶硅了吗!”
这个方法,被钱学敏命名为——“区域熔炼法”!
这又是一次石破天惊的理论突破!
所有研究员的眼中,都重新燃起了希望的火焰!
他们仿佛已经看到,那闪耀着金属光泽,完美无瑕的硅锭,即将在他们手中诞生!
“成功了!”
“我们成功了!”
三天后,当第一根通体黝黑,闪烁着金属光泽的硅锭,从“区域熔炼”炉中被缓缓取出时,整个化工实验室,爆发出了震天的欢呼!
检测报告很快就出来了。
纯度——99.9999999%!
九个九!
这个数字,让所有看到它的人,都感到一阵窒息般的震撼!
他们不仅完成了任务,他们还超越了“神谕”中隐藏的标准!
“钱老!您是神!”
“不,老师才是神!钱老是带领我们解读神谕的‘大祭司’!”
年轻的研究员们,将钱学敏高高地抛向空中,狂热的崇拜,溢于言表。
高纯度单晶硅的难题,被攻克了!
制造晶体管的最后一块,也是最重要的一块基石,被奠定了!
消息传到指挥部,聂老总激动地当场拍碎了一张桌子。
“好!好!好!”
他通红着眼睛,看着手中的检测报告,像是在看一份决定国运的圣旨。
“我宣布!”
聂老总的声音,通过广播,传遍了西山实验区的每一个角落。
“从即刻起,成立‘001号工程’最高级别核心项目组!”
“项目任务:制造出华夏第一台,也是世界第一台,由晶体管构成的,拥有强大运算能力的‘逻辑核心’!”
“项目代号——”
聂老总深吸一口气,用尽全身的力气,吼出了那个他早已想好的,充满开天辟地豪情的名字。
“盘古之心!”
盘古之心!
当这四个字响起时,整个西山,彻底沸腾了!
所有人都明白,这四个字意味着什么。
盘古开天辟地,创造了一个新世界。
而他们,将用沙子和石头,去创造一个全新的“智慧”!
一场史无前例的,向“思想”本身发起的总攻,正式拉开了序幕!
黄建功,被任命为“盘古之心”项目的总负责人。
这位电子学泰斗,此刻感觉自己肩上的担子,比泰山还重。
但他没有丝毫畏惧,只有无尽的豪情。
“全体都有!”
在“盘古之心”项目的启动大会上,黄建功站在数百名精挑细选的专家和工匠面前,声音洪亮。
“我们的任务,分为三大板块!”
“第一,‘炼金组’!由钱学敏教授负责,任务只有一个,将高纯度单晶硅的生产,规模化,稳定化!我要的不是一根,而是一车皮一车皮的,源源不断的超纯硅!”
“第二,‘微雕组’!由我亲自负责!我们的任务,是在只有指甲盖大小的硅片上,通过光刻、掺杂、扩散、蚀刻等一系列比头发丝上绣花还要精密一百倍的工艺,制造出成千上万,乃至几十万个合格的晶体管!”
“第三,‘织网组’!由我们最顶尖的逻辑学家和数学家组成!他们的任务,是设计‘盘古之心’的‘大脑架构’!用最有效率的方式,将亿万个逻辑门,组合成能够进行高速运算的‘中央处理单元’!”
“同志们!”黄建功的目光,扫过每一个人,“我们没有经验可以借鉴,没有先例可以遵循!我们走的每一步,都是在创造历史!”
“我们手中唯一的依仗,就是老师留下的‘神谕’,和我们自己的大脑和双手!”
“我要求你们,忘掉休息,忘掉家庭,忘掉自己!从今天起,你们的生命,就和‘盘古之心’,联系在一起!”
“盘古之心,一日不成!我们,一日不休!”
“我们,誓死不休!”
山呼海啸般的回应,震得整个山谷都在嗡嗡作响。
所有人的脸上,都带着一种宗教般的狂热。
他们不是在执行一个任务。
他们是在进行一场朝圣。
一场,用自己的双手,去触摸神之领域的,伟大朝圣!
就在西山实验区,为了“盘古之心”而彻底疯狂的时候。
南锣鼓巷,五十号院。
王小虎正悠闲地躺在院子里的摇椅上,感受着灵草空间里,那股因为西山众人狂热信仰而暴涨的“信仰之力”。
“盘古之心……这名字倒是不错。”
他能清晰地“看”到,在西山的每一个人头顶,都升腾起一股股精纯无比的,混杂着崇拜、狂热、信任的金色能量,然后源源不断地汇入他的灵草空间。
这些能量,让他的“创世沙盘”变得更加凝实,也让他对“言出法随”这种神级权能的理解,又加深了一层。
“看来,适当的‘放手’,让他们自己去‘悟’,效果比直接给答案要好得多啊。”
王小虎满意地点了点头。
授人以鱼,不如授人以渔。
他已经过了需要手把手教的阶段了。
现在,他需要的是一群,能够独立思考,能够将他的“神谕”发扬光大的,最虔诚的“信徒”和“使徒”。
而黄建功和钱学敏,显然已经具备了这种潜质。
“创世纪的最后一块拼图,也快要完成了。”
王小虎的目光,仿佛穿透了时空,看到了西山那热火朝天的景象。
他知道,当“盘古之心”第一次跳动的时候,他布下的这盘惊天大棋,就将真正地,展露出它那足以颠覆整个世界的,狰狞面目。
一个由V-12柴油机提供动力,由“神盾”装甲保护,由“雷神之锤”和“贫铀弹”武装,最后,由一颗会思考的“盘古之心”驾驶的……
钢铁巨兽。
那将不再是“坦克”。
那将是行走于大地之上的,第一位“机械神明”。
王小虎的嘴角,勾起一抹期待的笑容。
而就在这时,他忽然感觉到,灵草空间里,那股刚刚稳定下来的信仰之力,又开始出现了剧烈的波动。
一股夹杂着巨大困惑和挫败感的情绪,从西山的方向,传递了过来。
“嗯?”
王小虎眉头一挑。
“这么快,又遇到难题了?”
他将精神力沉入其中,瞬间就明白了问题所在。
“微雕组”在进行第一次“光刻”实验时,失败了。
他们发现,想要在硅片上,蚀刻出只有几微米宽的线路,他们需要一种能发出波长极短的“纯净光源”。
而他们手中,根本没有这种东西。
“盘古之心”的诞生,似乎又一次,卡在了这最后的一道关口上。
“失败了。”
“又失败了!”
在刚刚落成的,达到了千级净化标准的“微雕”车间里,黄建功看着从电子显微镜下传回来的图像,疲惫地闭上了眼睛。
图像上,是一片狼藉。
原本应该清晰笔直的电路纹路,此刻变得模糊不清,边缘处布满了坑坑洼洼的“毛刺”,甚至很多地方直接断裂、短路。
这已经是他们第一百零八次尝试了。
“黄老,不行啊!”一名负责光刻工艺的专家,几乎要哭出来了,“我们把能找到的所有光源都试了一遍!从高压汞灯到氙灯,甚至连我们自己造的实验性激光器都用上了!”
“但它们发出的光,波长还是太长,而且光谱太杂!就像用一把粗糙的斧头,去雕刻一粒米!根本不可能做到图纸上要求的微米级精度!”
“我们需要一种……一种更‘纯粹’,更‘锐利’的光!”
整个车间,陷入了一片死寂。
所有人都明白,他们又一次,撞上了一堵技术的高墙。
一堵,名为“光源”的墙。
“盘古之心”的设计图,要求在一个指甲盖大小的硅片上,集成上万个晶体管。
这意味着,每一个晶体管,每一条连接线,都必须做到微米,甚至亚微米的级别。
而实现这一切的核心工艺,就是“光刻”。
简单来说,就是先在硅片上涂一层感光的“光刻胶”,然后用一个刻着电路图案的“掩模板”挡住,再用紫外线去照射。
被照到的光刻胶会发生化学反应,变得可以被轻易洗掉,露出下方的硅片。
这样,电路的图案,就被“复印”到了硅片上。
这个过程,听起来简单,但对“光”的要求,却苛刻到了极点。
光的波长,决定了它能刻出多细的线条。
就像笔尖的粗细,决定了你能写出多小的字。
以他们目前的技术,能制造出的最先进的紫外光源,波长都在300纳米以上。
而想要刻出微米级的线路,光的波长,必须被压缩到200纳米以下!
这100纳米的差距,在宏观世界里微不足道。
但在微观的半导体世界里,这就是一道不可逾越的天堑。
“难道……我们又要去请示老师吗?”
有人小声地嘀咕了一句。
这句话,像一根针,刺痛了在场所有人的自尊心。
从“逻辑门”到“晶体管”,再到“高纯硅”,他们已经连续“顿悟”了三次,所有人都憋着一股劲,想靠自己的力量,把这最后一块拼图给补上。
可现实,却如此残酷。
“不!”
黄建功猛地睁开眼睛,眼神里透着一股不服输的执拗。
“不能再去!”
“老师已经把‘道’都教给了我们!这最后的‘术’,如果我们还要去问,那我们这群人,就真的成了只会嗷嗷待哺的废物了!”
“再想!一定还有办法!”
黄建功的大脑,如同“盘古之心”的设计图一样,飞速运转起来。
光源……光源……
波长更短的光……
比紫外线波长更短的是什么?
X射线?伽马射线?
不行!那些能量太高,会直接摧毁硅片的晶格结构!
那还能是什么?
黄建功在车间里来回踱步,嘴里不停地念叨着。
忽然,他停下了脚步。
一个被他忽略了很久的,看似与“光源”毫不相干的“神谕”,如同闪电般,划过他的脑海。
“夸父逐日!”
那个旨在创造“人造太阳”的,疯狂而伟大的工程!
“夸父之心”——托卡马克装置!
它的原理是什么?
用超强的磁场,将等离子体约束在一个环形的真空室内,然后将其加热到上亿度的高温,引发核聚变反应,释放出巨大的能量!
上亿度高温的……等离子体!
那会发出什么样的“光”?!
“我……我明白了……”
黄建告的呼吸,瞬间变得急促起来。
“我们都想错了!我们一直在想办法‘制造’一种新光源!”
“可老师,早就为我们准备好了一个‘终极光源’!”
他冲到通讯设备前,用颤抖的手,接通了另一个项目组的负责人——那位同样在为“夸父逐日”工程而焦头烂额的物理学泰斗。
“老周!我问你!你们的托卡马克,如果只加热,不聚变,能把等离子体稳定在什么温度?!”
电话那头,传来了老周困惑而疲惫的声音:“老黄?你问这个干什么?我们现在正为超导材料发愁呢……如果只是稳定加热,不追求聚变的话,用普通电磁铁,大概能稳定在几千万度吧……”
“几千万度!”黄建功的眼睛,亮得像两颗太阳,“那在这个温度下,等离子体会发出什么波段的光谱?!”
“什么波段?那可就复杂了……主要是韧致辐射和同步辐射,光谱范围极宽,从可见光到……等等!”电话那头的老周,声音也陡然变了,“会产生大量的,波长在10到30纳米之间的,极紫外光(EUV)!”
极紫外光!
EUV!
波长13.5纳米!
黄建功感觉自己的心脏,都要从胸腔里跳出来了!
13.5纳米!
这比他们需要的200纳米,还要“锋利”十倍不止!
用这种光去进行光刻,别说微米级,就是纳米级的线路,都能轻而易举地刻出来!
“哈哈……哈哈哈哈!”
黄建功仰天大笑,笑声中充满了劫后余生的狂喜和对“老师”那神鬼莫测布局的,最极致的敬畏!
原来是这样!
原来是这样!
“夸父逐日”工程,根本就不是一个独立的能源项目!
它从一开始,就是“盘古之心”工程的,配套项目!
它存在的意义,不仅仅是为了提供能源!
更是为了,给“盘古之心”的诞生,提供那最关键的,最纯粹的,最锋利的——
“创世之光”!
所有的“神谕”,在这一刻,被彻底串联了起来!
“创世纪”坦克的各个子系统,就像一块块独立的拼图。
“神盾”是外壳,“雷神之锤”是武器,“V-12”是心脏。
而现在,这最后一块,也是最核心的一块拼图——由“夸父之心”提供光源,由“高纯硅”和“晶体管”构成的“盘古之心”——终于要被放上去了!
一个完整的,闭环的,拥有无限潜力的,神之造物体系,在所有人的脑海中,轰然成型!
“快!”黄建功对着电话那头大吼,“老周!不管你用什么办法!一个月!我只要你们一个月内,给我造出一台小型的,能稳定输出极紫外光的等离子体光源装置!”
“钱!设备!人!你要什么我给你什么!”
“我们,要用它,点亮新世界的第一束光!”
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