第90章 这就是自动化规范化的魔力【求全订！】
duv光刻机技术难点还是不少的。
像是镜头制造方面，它要求的是极高的光学精度，镜头设计和制造过程中是绝不允许有任何微小的误差的。
此外就是光源和光路系统也是一个大难点。
duv光刻机采用的是准分子激光作为光源，这个光源系统还是比较容易搞定的。但光路系统的设置要求十分的精细，它要设置很复杂的折射光路，来达到让光线纯化的目的，为了提高分辨率，后来还要采用水浸法，即在投射透镜和晶圆之间填入去离子水，这就对系统的稳定性和精度有了非常高的要求。
为了造出合格的duv光刻机，张红卫在次元训练空间的实验室里做了大量的实验，最终这才搞定了光源系统和光路系统。
不过，现在，还有一个难题需要解决，那就是：想要在现实中造出高精密度的duv光刻机，还需要有优质的先进制程的处理器芯片和传感器。
这就意味着，张红卫要造出纳米级的单片机处理器，还要编写一个单片机操作系统。
这同样也是一个大难题。
在不断的学习和实践中，张红卫现在的编程技术自然是没有太大的问题的。
如今，最难的就是造出先进制程的纳米级芯片。
不过，张红卫还有一次把次元空间训练场里实验室的成果带回现实世界的机会。
他决定充分利用这一次的机会。
张红卫就在次元训练空间的实验室里先自己操作生产出来一些单片机和传感器。
这些单片机和传感器足以生产两三台的duv光刻机。
他将它们小心翼翼地装进一个盒子里，然后随身携带，回到现实。
他成功了。
这些先进制程的单片机和传感器被他带到了现实中来。
张红卫简直欣喜若狂。
芯片问题解决了，接下来，就看光源和光路系统。
这两个任务被他交给了谢延波等人去做。
有现成的研究方向和思路，在张红卫的指导下，光源问题很快就得到了解决。
紧接着就是光路系统。
因为设计的就是干式duv，光路系统就不用考虑放置去离子水，难度也是减小了不少。
因为张红卫在次元训练空间的实验室里已经是自己实践过了，所以，他略一点拨，谢延波带着几个新人就把光路系统也给搞定了。
这让谢延波很开心。
他主攻的是理论物理。
理论物理这玩意，学习起来挺难的，但是，一味地钻研枯燥的理论，妄图发现新的物理定理啥的，在现在这个时代也是越来越难了。
谢延波觉得，还是搞应用物理比较好玩一些，而且，很有成就感。
比如，用光学物理原理搞定深紫外光源，这个成果搞定之后，光刻机的一个核心部件就成功了。
谢延波被张红卫一顿猛夸，谢延波的心里自然也美滋滋的。
谢延波加入张红卫的团队之后，他一开始还有点儿担心，担心自己帮不了什么忙，起不到什么作用。
不过，在张红卫的系统指导培训下，他进步堪称神速。
而且，谢延波也找到了自己的用武之地：其实研究光刻机，也是需要用到大量的物理应用知识的。
这让才十二三岁的谢彦波成就感满满。
谢延波心想：以后坚决不再碰理论物理！还是走应用物理的路子比较爽一些。
另一个少年天才求伯均，张红卫安排他走的是软件编程方面的路子。
他同样是给了求伯均不少的指导，给了他一些专业书籍让他去学习。
张红卫还将自己的apple2给求伯均用，让他在电脑上练手。
这让求伯均进步飞快。
没用太久，求伯均就可以用苹果自带的编译器编写一些小程序了。
张红卫让他负责编写光刻机上需要用到的单片机的程序。
光刻机镜片的磨制被张红卫交给了北大物理系光学方面的专家焦继祖的手上。
北大物理系此前曾经被迁出过京城，这是刚刚回迁没多久。
焦继祖得到这个任务之后也非常的重视。
他也渴望能够在这个国家级重大课题研究中发挥一些作用。
尤其是张红卫告诉他，这组镜片对正在研究的光刻机非常的重要，而且，镜片的要求也十分的高之后，就更加激起了焦继祖的斗志。
焦继祖属于那种典型的传统老科学家，严谨、认真、负责，而且非常的敬业。
经过一个多月的努力，焦继祖带领他的学生日以继夜地埋头苦干，终于是研制出了完全合格的光刻机光学镜头。
张红卫测试验收之后，握着焦继祖的手说：“焦老师，太感谢了！”
“镜头解决之后，咱们的工作可就算是走过了最艰难的时段！”
焦继祖也很高兴，问：“光刻机大概什么时候能够研制出来？”
张红卫说：“应该差不多快了，目前光源、光路系统、单片机以
及传感器、单片机系统都已经到位。”
“预计设备的其他部分也差不多快完工了。”
“预计还要再有一两个月，差不多就可以开始组装。”
在光刻机研制紧锣密鼓进行的同时，芯片产业自动化的其他研究项目也在同步进行中。
例如，制备高纯度硅粉的方法，在张红卫的要求下，采用的是化学工艺的三氯氢硅还原法。
这种制备方法有如下几个优点：
首先是可以大规模工业化生产。
其次是可以制备出高纯度的多晶硅，纯度甚至可以达到百分之九十九点九以上。
相比之下，物理工艺虽然可以保证颗粒的球形化和无定型率，但在纯度和粒径控制方面存在一定的局限性。
而且，物理工艺提纯硅粉也不太适宜大规模生产。
高纯度硅粉制备完成之后，还要使用单晶炉来进行单晶硅片的制造。
先进的单晶炉同样具有技术难点。
它的主要的技术难点就是温度控制、杂质控制和设备精度等方面。
单晶炉温度的控制是单晶硅生长过程中的关键因素。
它要求纵向温度梯度要大，这是单晶生长的驱动力。
而径向温度梯度需要控制得较小，以避免热应力导致的位错和晶体失败。径向温度越大，拉晶越难，因此需要精确地控制热场的温度分布。
杂质控制也是单晶培育的一个技术难点。
在单晶硅的生长过程中，需要掺入一定量的电活性杂质来控制导电类型和电阻率。
但是，重金属和非金属杂质的存在也会严重影响pn结的性能，所以就需要严格控制杂质的含量和分布。
只有这样才能确保单晶硅的质量。
要想实现精准度工艺和温度控制，这就需要先进的传感器，诸如温度传感器、压力传感器以及位置传感器等。
当然，还需要先进的单片机来实现精准的信息处理和反应。
张红卫只有一次从次元训练空间实验室带回实验成果的机会，现在已经使用过了。
没办法，他只能是在现实世界来解决这个问题。
他解决问题的方法就是：先把光刻机给组装起来。
光刻机有了之后，其实也完全可以先用实验室老方法造出硅晶片。然后再用光刻机造出先进制程的传感器芯片和单片机芯片。
当然，这就还需要解决光刻胶等辅料的有无问题，另外就是刻蚀机、封装机也要跟上来。
但这些难度已经不算特别大。
尤其是刻蚀机，比起光刻机来，难度就小了太多。
时光匆匆，转眼就到了1979年的6月中旬。
光刻胶和刻蚀机等设备也初步研制成功。
光刻机也组装了出来。
张红卫就把消息打电话告诉四机部的负责人宋立功以及陆军方面负责人张成功等领导。
领导们得知这个消息之后，都大为振奋。
当天的下午，宋立功就来到了张红卫的实验室。
新组装出来的光刻机被安置在了一楼的一个大房间里。
这里安装的有严格的空气净化装置，进入房间的人都要穿上无尘服，戴上防静电帽和一次性橡胶手套。
宋立功进入房间，看着面前这个大机器，他有点儿吃惊：“这么大吗？”
张红卫笑道：“因为光源系统要足够强大，还要设置复杂的光路系统，机器就不得不造大一些。”
“咱们这台机器有两个工件台，可以独立或者同时运行。”
“另外，咱们准备加工比较大的芯片基材，一次性加工比较多的芯片。”
“比如，咱们这个机器加工用的晶圆基材可以达到300毫米，小芯片一次就可以加工几百个，而且加工的速度很快。”
正说着呢，张成功也穿着无尘服大步走了进来。
“红卫，这身衣服穿着真别扭，跟踏马孝衣似的。”
“哟！这就是你研制的那啥光刻机？”
张成功的眼睛一下子就瞪圆了。
张红卫笑着说：“领导体谅一下吧，光刻机所处的环境要求绝对的干净，不能有浮尘，不然容易增加残次品率。”
张成功围着光刻机转了一圈儿说：“这台光刻机的生产效率比咱们老式的会高多少？”
张红卫说：“理论上至少比咱们的老款光刻机快上百倍！”
“但最重要的是，它完全标准化自动化运行！”
“这就使得它的良品率会非常的高，而且，可以生产出非常先进的芯片！”
宋立功微笑着说：“先试生产一下看看怎么个情况。”
“如果真的表现十分的卓越，就可以向上头领导汇报工作了。”
张红卫点头说道：“试生产的准备工作基本上已经就绪。这台设备到底表现怎么样，是骡子是马也该拉出来溜溜了。”
“那咱们现在就进行第一次试生产看看效果吧。”
为了准备这次试生产，其实已经准备
了很久。
芯片生产的周期还是比较长的。
从芯片设计到晶圆制备，都需要时间。
真正准备完毕后，投入生产，速度就比较快了。
张成功说：“咱们这些闲杂人等在生产车间里待着，也比较碍事吧？要不要先出去等？”
张红卫微笑说道：“没关系，并不是太妨碍。”
“因为，芯片光刻的过程是全自动化的。”
“它并不需要工作人员太忙碌。”
张成功对宋立功说：“老宋，那咱们就站在一旁角落观摩吧，也别太往前凑，省得碍手碍脚的。”
宋立功点头说道：“好！”
张红卫就开始跟几名工作人员忙碌起来。
机器启动，已经制备好的光刻掩膜板被放置好。
晶圆基材也被放到了封闭工作台里。
随后，就开启了光刻的进程。
深紫外光源预热开启，随后就开始按照既定的程序工作。
只见紫光闪烁，工作台在嗡嗡鸣响。
宋立功和张成功两人都是外行，也看不出什么门道，他们就觉得生产的过程显得很科幻。
他们甚至想不通，那光难道真的能像刻刀一般在芯片基材上刻画出电路来吗？
其实也就持续了大概一二十秒的样子，然后一个晶圆就被光刻完毕。
这可比原本的国产光刻机功能强大了太多太多。
两个工作台同时工作，两个300毫米的晶圆在很短时间内完工。
“什么？这就完成光刻了？”宋立功很吃惊。
宋立功见识过清华那台自动光刻机的工作效率，跟这个简直没法比。
张红卫微笑点头说道：“光刻程序已经结束。”
“待会儿给领导们看看光刻的情况。”
不一时，光刻过的晶圆就被托举出来。
张红卫招呼领导们走近来看。
宋立功一看，晶圆的表明留下了带有微小图形结构的薄膜。
这些图形非常的精细清晰一目了然。
张成功问：“芯片这就造好了？”
张红卫笑着摇头说道：“不，不！还差得远！”
“后面还要进行蚀刻，然后就是离子注入，这是为了改变材料的电导性，在芯片中形成不同的导电类型区域，如p型和n型区域……”
张红卫把芯片制造的步骤逐个儿的讲了讲。
张成功说：“那是不现在就可以开始其他加工步骤了啊？”
张红卫笑着摇头：“不，不！后面还要进行处理，您要是有时间，可以现场继续见证到芯片的最后生产工序，不过，时间可能会比较长，需要好几天的生产周期。”
张成功摇了摇头说：“那还是算了吧，我事情还是比较多的。”
“今天就是过来看看怎么个情况。”
“红卫呀，你这等于是光刻已经成功了，对吗？”
张红卫点点头，他知道对方是门外汉，只看光刻机光刻过之后的晶圆，估计他没什么概念，也看不出什么效果。
芯片的效果还在于制造出来之后，给其他电子产品赋能。
“您看这晶圆上的电路图形，非常清晰一目了然没有半点污迹和毁损，这就算光刻获得了极大的成功。”
“这次光刻成功的比率已经达到了百分之百。”
“领导可以先去忙军国大事，等芯片造出来之后，我让您看看成品。”
张成功先走，宋立功留了下来。
毕竟，张红卫这个课题项目算是在他负责主管之下。
“红卫同志，咱们这个光刻机的光刻精度制程大概是多少？能达到脚盆芯片制程的水准吗？”
宋立功问道。
脚盆目前的芯片制程已经可以达到1微米，接近突破到纳米制程。
而正是芯片突破到1微米级别，才推动了消费电子产品的快速发展。
像脚盆的随身听、电子表、电视机、电冰箱、洗衣机风靡全球，都跟他芯片发展水平全球领先有关。
犹撒后来阉割了脚盆的芯片产业，才让脚盆的电子产业出现了大幅度的萎靡下滑。
以计算机为例，其实脚盆在80年代甚至到了90年代，它的微型计算机产业都发展得相当不错，甚至东芝在1985年就推出了第一台笔记本电脑。
可犹撒一通狂暴打击之后，脚盆的微型计算机产业基本上就被干掉了。
张红卫笑道：“宋部，咱们这个光刻机的光源深紫外激光的波长范围可是在193纳米到248纳米之间啊！”
“咱们刚才光刻出来的芯片制程我预计已经突破到了纳米，怎么着也得有个二三百纳米吧。比脚盆的那个水平高明了不是一点半点，而是有了一个巨大的超越。”
宋立功很吃惊：“什么玩意？制程精度达到了两三百纳米？比头发丝还要细数千倍！”
张红卫点点头说道：“对！”
“所以，咱们今天光刻的这个芯片，指甲盖大的一小块，上面将会有数以亿
计的微晶体管。”
宋立功听得瞪大了眼睛，很是不太相信：“数以亿计？”
“有点儿夸张了吧？”
张红卫笑着说：“不夸张，等造好之后，如果放在显微镜下观察，您就能看出来，咱们这个芯片制造的结构有多么夸张。”
“我希望能够在芯片领域领先全球！这样咱们才能快速发展咱们的电子消费品产业。”
宋立功显然还处于疑惑的状态。
他摇了摇头说：“这个，我还真不知道该怎么跟领导去汇报。”
张红卫笑着说道：“宋部可以暂时不要去汇报。”
“咱们这个技术大突破，估计也不能大张旗鼓地去宣传。”
“咱还是要低调发育，在不怎么引人注目的情况下，一点点强大自身。”
宋立功连连点头，说道：“说得是，说得是！”
“咱们还比较弱小，就算是有点儿突破，也要藏起来，等真正发展起来再宣扬也不晚。”
“红卫呀，我还是有点儿不信啊，咱们真的能在芯片这个领域反超脚盆人吗？”
张红卫笑道：“您不信也是正常的，毕竟，我们过去实在是太落后了嘛！”
“但是，从历史发展的角度看，咱们华夏可是在数千年来一直领先于全球的。”
“咱们也就是在近代这一两百年的时间里，因为太过封闭太过保守，错过了工业革命，这才导致了落后。”
“只要咱们不懈努力，继续发展，世界秩序早晚要被咱们改变！”
“小日子过去是咱们的朝贡附庸，将来也一定会被咱们彻底碾压。”
宋立功笑着点头说：“这个我绝对相信！”
“先进制程的芯片搞出来之后，一定要先用在军事方面！”
“要让咱们的导弹打得更准，咱们的火箭飞得更高！”
“嗯！计算机方面，咱们也要发力！”
张红卫含笑点头说：“嗯！只要咱们芯片发展起来了，那都是顺带着就能解决的事！”
干式duv光刻机造出来之后，张红卫接下来要做的事情就是把所有芯片产业链条上的设备全都进行自动化规范化的改造。
主要就是根据设备的需求为其设置自动化控制，用传感器和单片机来实现精细化规范化自动化的运行。
这样才能满足芯片生产各个环节的精细制程控制。
毕竟，芯片生产是个多环节多工序的大产业。
每个工序和环节都会影响到芯片的品质。
当然在研制自动化设备的同时，张红卫也把光刻机试生产过程中生产的晶圆给加工成了最终的芯片。
这款芯片是单片机。
芯片封装完毕之后，张红卫并没有给宋立功打电话告知。
因为，这玩意只是单纯地看外观，实在是看不出来先进和高明之处。
张红卫就决定要把自己的系统任务给先完成了。
他要研制一款小型的四轴无人机。
要想造出一款可以用作侦察的四轴无人机，那就必须得把照相和录像设备给搞出来。
张红卫心想，我现在既然已经有条件生产60纳米左右的芯片，那就干脆的把数码快速摄像机给搞出来吧。
数码摄像机核心部件就是Cos传感器，是因为它反应速度快，传输的速度也快，可以直接把拍下来的视频用电信号传回地面。
因此，它十分适用于侦察摄像机。
张红卫亲自设计了一款接近21世纪20年代水准的Coms传感器。
同时，他将设计镜头的任务交给了谢延波去做。
摄像机的其他机体部分则是也分给了实验室的其他人。
ps：虽然琐事缠身一天一更，但一更就是6000多字，并不算少，恳求大佬们能够全订，求个月票和推荐票，多谢了。