江州,江鋼集團,精密實驗室。
這裏借用了江鋼的地方,因為隻有這裏有足夠大的場地和電力。
林遠和孫大炮站在一台顯微鏡前。
“林老弟,這活兒太細了。”孫大炮看著螢幕,直搖頭,“咱們鍊鋼是論噸算,你這玩意兒是論個算。我這大老粗的手,怕是一口氣就把它們吹跑了。”
螢幕上,顯示的是一個放大了幾萬倍的畫麵。
幾根黑色的碳納米管,橫在晶圓上。兩頭搭著兩塊金色的金屬片電極。
看起來像是搭上了。
“通電試試。”林遠說。
操作員按下開關。
“滋”
螢幕上突然冒起一陣青煙。
那兩塊金屬片和碳管接觸的地方,瞬間變黑、燒斷了。
“又燒了。”王海冰一臉頹廢,“這是第100次了。”
“為什麼?”孫大炮不解,“電線接頭不都是擰在一起就行了嗎?”
“大炮,這跟家裏接電線不一樣。”林遠解釋道。
“金屬和碳,雖然都導電,但它們是兩個物種。”
“金屬裡的電子,是在金屬格子裏跑的。碳管裡的電子,是在碳管子裏跑的。”
“當電子想從金屬跳到碳管上時,中間有一道牆。”
“這道牆叫接觸電阻。”
“因為牆太高,電子跳不過去,就擠在門口。”
“擠多了,就發熱。”
“一發熱,就把那比頭髮絲還細的碳管,給活活燒斷了。”
這就是所謂的“接觸勢壘”。
如果不把這道牆拆了,這晶片就是個電爐子。
“怎麼拆牆?”
“得找個媒人。”
林遠拿出一張元素週期表。
“金子不行,銅也不行。它們跟碳不親。”
“我們要找一種金屬,它特別喜歡碳。”
“它見到碳,就會抱上去,跟碳融為一體,變成一種新的東西碳化物。”
“這樣,牆就變成了橋。”
“哪種金屬?”孫大炮問。
“鈦Ti,或者鉬Mo,或者鈀Pd。”
林遠指了指這幾個字。
“這些金屬,在高溫下,會吃碳。”
“它們會把碳管的頭,吃進肚子裏,形成牢固的化學鍵。”
“就像焊接一樣。”
“那就用鈦!”孫大炮說,“咱們江鋼有的是鈦合金。”
“好,試鈦。”
實驗開始。
工人們在電極位置,鍍上了一層薄薄的鈦。
然後,問題來了。
“要讓鈦吃掉碳,必須加熱。”
“溫度至少要800度。”
“那就燒唄!”孫大炮說,“咱們有爐子。”
“不行!”彭教授北大那位急了。
“碳管雖然耐熱,但是它太細了!而且周圍還有別的電路、絕緣層。”
“如果你把整塊晶片扔進800度的爐子裏。”
“碳管還沒焊好,別的零件先化了!”
“而且,高溫下,本來排好的碳管會變形,亂套。”
這是一個死結。
想焊接,就得高溫。
一高溫,晶片就廢。
這就好比你要給一個人的頭髮絲做焊接,但不能燙傷他的頭皮。
“能不能區域性加熱?”林遠問。
“用鐳射?”
“不行。鐳射光斑太大,一下子就把周圍都燒了。”
林遠盯著那個接觸點。
“既然是通電發熱燒斷的……”
“那我們能不能利用這個熱?”
“什麼意思?”
“自熱焊接。”
林遠眼中閃過一絲精光。
“我們給電極通電。”
“但是,不通那種持續的電會燒斷。”
“我們通脈衝電。”
“像閃電一樣快!”
“在一瞬間,通過一股巨大的電流!”
“電流在接觸點那個牆那裏,瞬間產生幾千度的高溫!”
“因為時間極短微秒級,熱量來不及傳導到別的地方。”
“就在這一瞬間,鈦把碳吃了,焊住了!”
“然後,電流立刻停!”
“這就叫焦耳熱退火。”
理論很完美。
但操作起來,難如登天。
這個“閃電”,必須控製得極度精準。
電流大了,碳管直接氣化。
電流小了,焊不住。
時間長了,周圍燒毀。
時間短了,沒反應。
而且,一塊晶片上有幾億個接觸點。
難道要一個一個電?那得電到什麼時候?
“必須一起電。”
林遠看著晶圓。
“把所有的電極,連成一個網路。”
“然後,給匯流排通電。”
“但是,”王海冰提出了質疑,“幾億個點,電阻不一樣。有的點接觸好,有的點接觸差。”
“一通電,接觸差的地方先熱,先焊好。接觸好的地方沒反應。”
“或者,有的地方電流太大,炸了;有的地方電流太小,沒焊上。”
“這怎麼平衡?”
這是個“均流”的問題。
就像給幾億個人同時發飯,怎麼保證每個人都吃到一口,不多也不少?
“用限流電阻?”
“不行,晶片裡沒地方加電阻。”
林遠在屋子裏踱步。
突然,他看到了角落裏的一堆東西。
那是之前為了做“氣墊卡車”剩下的超級電容用石墨烯做的。
“電容……”
“電容是存電的,也是放電的。”
林遠腦子裏靈光一閃。
“我們不靠外部電源供電。”
“我們把每一塊晶片的基底,做成一個微型電容!”
“利用我們之前搞出來的石墨烯薄膜技術!”
“在焊接之前,先把這個底座充滿電。”
“因為石墨烯是均勻鋪在底下的,所以每個地方存的電量是一樣的!”
“然後瞬間短路!”
“讓底座的電,通過那幾億個接觸點,瞬間釋放出來!”
“因為每個點的電量是固定的就在它屁股底下,所以誰也不搶誰的!”
“每個點,都隻吃自己那一份電!”
“這就叫分散式自爆焊接!”
這簡直是瘋狂的藝術。
把晶片本身變成炸藥包,然後自己點燃自己。
準備工作。
在晶圓底部,塗上一層石墨烯做電容極板。
充電。
“電壓:5伏。”
“電荷量:飽和。”
“準備引爆。”
林遠的手放在開關上。
這一按下去,要麼成功,要麼幾億的晶圓變成煙花。
“3、2、1,短路!”
“啪!”
沒有驚天動地的巨響。
隻有一聲極其輕微的、像是撕紙一樣的脆響。
在顯微鏡的高速攝像機下,卻是一場壯觀的景象。
幾億個微小的接觸點,在同一微秒內,閃過一道藍白色的微光。
那是鈦金屬在高溫下熔化、與碳管結合的光芒。
熱量瞬間產生,瞬間消失。
周圍的矽基底,連一度都沒升溫。
“快測電阻!”
探針紮下去。
以前是幾千歐姆那是牆。
現在……
“10歐姆!”
“通了!”彭教授激動得跳了起來,“這是完美的歐姆接觸!”
“牆塌了!路通了!”
技術通了。
隻要把這種“自爆”工藝固化下來,就能量產。
但是,就在大家準備慶祝的時候。
負責採購的經理,一臉晦氣地跑了進來。
“林董,出事了。”
“又怎麼了?”
“鉬Mo買不到了。”
“什麼?”
“我們要用的這種高純度鉬靶材用來做電極,全世界隻有幾家公司能做。”
“剛才,所有的供應商都發函,說缺貨。”
“理由是:礦山停產,物流中斷。”
“但我查了,”經理咬牙切齒,“礦山好好的,物流也通的。”
“是有人把貨全掃了。”
“誰?”
“一家註冊在開曼群島的公司。”
“他們以高出市場價50%的價格,把未來一年的高純鉬產能,全部包圓了!”
“這是惡意囤積!”
林遠眼神一冷。
又是這一招。
之前是光刻膠,現在是金屬靶材。
對手雖然沒露麵,但他們的嗅覺很靈敏。知道你缺什麼,就卡什麼。
鉬,是稀有金屬。雖然中國有礦,但是提純技術不行。高純度的鉬,還是得靠進口。
“想餓死我?”
林遠冷笑。
“他們忘了,我是幹什麼的。”
“我是鍊鋼的。”
林遠轉身看向孫大炮。
“大炮,咱們江鋼,不是有個特種合金車間嗎?”
“有是有,但那是煉炮彈鋼的,沒煉過這玩意兒。”孫大炮說。
“原理一樣。”
“鉬的熔點高2600度,難煉。”
“但是,我們有電弧爐。”
“我們有真空精鍊。”
“還有,”林遠指了指窗外,“我們有不要錢的電青川算力中心的餘電,或者核電。”
“隻要捨得費電,就沒有煉不化的石頭!”
“不就是提純嗎?”
“我們用電子束熔煉!”
“用高能電子束,把鉬原子一個個轟出來!”
“我就不信,咱們中國這麼大,還煉不出一塊純凈的鐵疙瘩!”
“走,去車間。給他們看看,什麼叫工業暴力。”
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