第423章 钻石囚笼（1 / 2）
江州，PFL实验室。
警报声虽然停了，但空气中依然弥漫着一股焦糊味。
那块集成了微型锁模激光器的测试芯片，虽然产生了克尔孤子，但在运行了不到10分钟后，还是烧毁了。
“热流密度太高了。”
王海冰看着失效分析报告，脸色灰败。
“激光器区域的瞬时热流密度达到了1500W/2。”
“这是什么概念？太阳表面的热流密度大约是6000W/2。我们相当于在指甲盖大小的地方，造了四分之一个太阳。”
“现有的双相流体回路只能处理500W/2以下的热量。超过这个阈值，工质会瞬间膜态沸腾，形成气膜，锁死热传导。芯片瞬间就会积热熔化。”
“必须上金刚石。”李振声教授断言，“只有金刚石的声子导热机制，才能在不导电的情况下，把这么恐怖的热量瞬间抽走。”
“但是，”李振声指着显微镜下那堆昂贵的废墟，“怎么把金刚石弄上去？”
“直接生长？不行。CVD金刚石生长需要800度高温，光子芯片里的铌酸锂和激光器400度就废了。”
“低温键合？金刚石太硬，表面粗糙度很难抛光到纳米级。贴不紧，中间有空气层，热阻就会爆炸。”
这是一个物理死结。
要么热死，要么烫死，要么碎死。
林远看着那堆废墟，沉默了片刻。
“去河南。”
“去找黄河。”
“如果世界上有人能驯服金刚石，那一定是在那里。”
河南，柘城。
这里是全球人造钻石的中心，生产了全世界50%以上的工业金刚石。空气中飘浮着石墨粉尘的味道。
在一座巨大的厂房里，林远见到了黄河博士。
他不像个海归博士，倒像个炼钢工人。穿着满是油污的工装，正对着一台六面顶压机咆哮。
“压力不够！再加两千个大气压！我要的是电子级，不是磨刀石！”
看到林远一行人，黄河擦了擦脸上的黑灰，咧嘴一笑，露出一口白牙。
“林董，稀客啊。怎么，想买钻戒送人？”
“不，我想要晶圆。”林远开门见山，“4英寸，电子级，多晶金刚石晶圆。”
“还要抛光到Ra＜1n。”
黄河的笑容凝固了。他上下打量了林远一眼，像是在看一个疯子。
“林董，你知道你在说什么吗？”
他随手拿起一块黑乎乎的金刚石片，扔在桌上。
“这是我们目前能做到的最好的。热导率1200，表面粗糙度50纳米。用来做大功率激光器的散热片勉强够用。”
“你要Ra＜1n？”黄河冷笑，“金刚石是地球上最硬的东西。要想把它磨平，你得用更硬的东西去磨它。但没有比它更硬的了。”
“我们用的是化学机械抛光，用强氧化剂腐蚀表面，再配合金刚石微粉磨。磨一片2英寸的片子，要两周！成本比金子还贵十倍！”
“你要4英寸？还要量产？”
“做不到。”
黄河拒绝得很干脆。
“做不到也要做。”林远拿出了那块烧毁的芯片照片。
“1500W/2。没有你的钻石，我的芯片就是废铁。”
“黄博士，我给你投20个亿。”
“我要你在三个月内，解决大尺寸金刚石晶圆生长和超精密抛光两个问题。”
“20亿？”黄河的眼皮跳了一下。
这笔钱，足够他买下半个柘城的工厂了。
“钱是好东西。但物理规律不认钱。”黄河叹了口气，指了指厂房深处的一个封闭车间。
“跟我来。让你看看真正的难点在哪。”
封闭车间里，摆放着几台进口的微波等离子体化学气相沉积设备。
这是生长高品质金刚石的神器。利用微波激发甲烷和氢气，产生等离子体，碳原子在基底上层层沉积，长成钻石。
“看这个。”黄河指着视窗里那团耀眼的紫色光球。
“我们要长4英寸的片子，需要极高功率的微波源和极大的等离子体球。”
“但是，当等离子体球变大时，边缘的温度和中心温度就会不一致。”
“结果就是翘曲。”
黄河拿出一片废弃的4英寸金刚石晶圆，放在平整的桌面上。
肉眼可见，晶圆像薯片一样翘了起来。
“翘曲度：500微米。”
“林董，你的光子芯片是平的。我的钻石是弯的。”
“强行压在一起？啪！两个都碎。”
“这是内应力造成的。金刚石生长时温度800度，冷却到室温，热胀冷缩，内应力巨大。”
“不解决应力问题，钻石永远只能做首饰，做不了晶圆。”
林远看着那片“薯片”。
“既然一次长不平……”
“能不能拼？”
“拼？”黄河一愣。
“对。马赛克拼接。”林远提出了方案。
“我们不需要一整块4英寸的钻石。我们只需要在芯片发热最厉害的那个区域，垫一块小钻石。”
“把大问题拆解成小问题。”
“我们把高品质10x10的小块金刚石，像贴瓷砖一样，拼在一个硅载体上。”
“小块的翘曲度可以控制在微米级。然后再进行统抛光。”
黄河摸了摸下巴：“拼接这倒是可行。但是，缝隙怎么办？激光器要是正好跨在缝隙上，热量散不出去，还是炸。”
“那就用晶圆级精准对位。”王海冰插话道，“我们在设计芯片时，避开缝隙。让发热源精准地落在每一块瓷砖的中心。”
“这需要极高的工艺控制。但比控制应力要简单。”
黄河思考了良久。
“行。拼！我负责种瓷砖，你们负责贴。”
解决了“大”，还要解决“平”。
哪怕是小块的钻石，表面依然是粗糙的多晶面，像砂纸一样。要把它磨成镜面，才能和芯片键合。
“CMP太慢了。”林远看着黄河的抛光机，“我们要换个思路。”
“不用磨的。用刻的。”
“等离子体刻蚀抛光。”
林远调出了之前在“普罗米修斯”计划中获得的资料。
“利用高能氧离子束，以极低的角度掠射金刚石表面。”
“突起的部分，会被优先氧化成二氧化碳气体飞走。凹陷的部分，保留下来。”
“这叫原子级刨平。”
“这需要昂贵的电感耦合等离子体刻蚀机。”黄河皱眉，“那是半导体设备，我这里只有压机。”
“我给你调。”林远立刻拨通了孙大炮的电话，“把江钢工业之心备用的那台国产刻蚀机，拉到柘城来！”
一个月后。
第一批马赛克金刚石晶圆制作完成。表面粗糙度终于降到了2纳米。
虽然还不够完美，但已经是国内极限。