江州,江钢集团,精密实验室。
这里借用了江钢的地方,因为只有这里有足够大的场地和电力。
林远和孙大炮站在一台显微镜前。
“林老弟,这活儿太细了。”孙大炮看着屏幕,直摇头,“咱们炼钢是论吨算,你这玩意儿是论个算。我这大老粗的手,怕是一口气就把它们吹跑了。”
屏幕上,显示的是一个放大了几万倍的画面。
几根黑色的碳纳米管,横在晶圆上。两头搭着两块金色的金属片电极。
看起来像是搭上了。
“通电试试。”林远说。
操作员按下开关。
“滋”
屏幕上突然冒起一阵青烟。
那两块金属片和碳管接触的地方,瞬间变黑、烧断了。
“又烧了。”王海冰一脸颓废,“这是第100次了。”
“为什么?”孙大炮不解,“电线接头不都是拧在一起就行了吗?”
“大炮,这跟家里接电线不一样。”林远解释道。
“金属和碳,虽然都导电,但它们是两个物种。”
“金属里的电子,是在金属格子里跑的。碳管里的电子,是在碳管子里跑的。”
“当电子想从金属跳到碳管上时,中间有一道墙。”
“这道墙叫接触电阻。”
“因为墙太高,电子跳不过去,就挤在门口。”
“挤多了,就发热。”
“一发热,就把那比头发丝还细的碳管,给活活烧断了。”
这就是所谓的“接触势垒”。
如果不把这道墙拆了,这芯片就是个电炉子。
“怎么拆墙?”
“得找个媒人。”
林远拿出一张元素周期表。
“金子不行,铜也不行。它们跟碳不亲。”
“我们要找一种金属,它特别喜欢碳。”
“它见到碳,就会抱上去,跟碳融为一体,变成一种新的东西碳化物。”
“这样,墙就变成了桥。”
“哪种金属?”孙大炮问。
“钛ti,或者钼o,或者钯pd。”
林远指了指这几个字。
“这些金属,在高温下,会吃碳。”
“它们会把碳管的头,吃进肚子里,形成牢固的化学键。”
“就像焊接一样。”
“那就用钛!”孙大炮说,“咱们江钢有的是钛合金。”
“好,试钛。”
实验开始。
工人们在电极位置,镀上了一层薄薄的钛。
然后,问题来了。
“要让钛吃掉碳,必须加热。”
“温度至少要800度。”
“那就烧呗!”孙大炮说,“咱们有炉子。”
“不行!”彭教授北大那位急了。
“碳管虽然耐热,但是它太细了!而且周围还有别的电路、绝缘层。”
“如果你把整块芯片扔进800度的炉子里。”
“碳管还没焊好,别的零件先化了!”
“而且,高温下,本来排好的碳管会变形,乱套。”
这是一个死结。
想焊接,就得高温。
一高温,芯片就废。
这就好比你要给一个人的头发丝做焊接,但不能烫伤他的头皮。
“能不能局部加热?”林远问。
“用激光?”
“不行。激光光斑太大,一下子就把周围都烧了。”
林远盯着那个接触点。
“既然是通电发热烧断的……”
“那我们能不能利用这个热?”
“什么意思?”
“自热焊接。”
林远眼中闪过一丝精光。
“我们给电极通电。”
“但是,不通那种持续的电会烧断。”
“我们通脉冲电。”
“像闪电一样快!”
“在一瞬间,通过一股巨大的电流!”
“电流在接触点那个墙那里,瞬间产生几千度的高温!”
“因为时间极短微秒级,热量来不及传导到别的地方。”
“就在这一瞬间,钛把碳吃了,焊住了!”
“然后,电流立刻停!”
“这就叫焦耳热退火。”
理论很完美。
但操作起来,难如登天。
这个“闪电”,必须控制得极度精准。
电流大了,碳管直接气化。
电流小了,焊不住。
时间长了,周围烧毁。
时间短了,没反应。
而且,一块芯片上有几亿个接触点。
难道要一个一个电?那得电到什么时候?
“必须一起电。”
林远看着晶圆。
“把所有的电极,连成一个网络。”
“然后,给总线通电。”
“但是,”王海冰提出了质疑,“几亿个点,电阻不一样。有的点接触好,有的点接触差。”
“一通电,接触差的地方先热,先焊好。接触好的地方没反应。”
“或者,有的地方电流太大,炸了;有的地方电流太小,没焊上。”
“这怎么平衡?”
这是个“均流”的问题。
就像给几亿个人同时发饭,怎么保证每个人都吃到一口,不多也不少?
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“用限流电阻?”
“不行,芯片里没地方加电阻。”
林远在屋子里踱步。
突然,他看到了角落里的一堆东西。
那是之前为了做“气垫卡车”剩下的超级电容用石墨烯做的。
“电容……”
“电容是存电的,也是放电的。”
林远脑子里灵光一闪。
“我们不靠外部电源供电。”
“我们把每一块芯片的基底,做成一个微型电容!”
“利用我们之前搞出来的石墨烯薄膜技术!”
“在焊接之前,先把这个底座充满电。”
“因为石墨烯是均匀铺在底下的,所以每个地方存的电量是一样的!”
“然后瞬间短路!”
“让底座的电,通过那几亿个接触点,瞬间释放出来!”
“因为每个点的电量是固定的就在它屁股底下,所以谁也不抢谁的!”
“每个点,都只吃自己那一份电!”
“这就叫分布式自爆焊接!”
这简直是疯狂的艺术。
把芯片本身变成炸药包,然后自己点燃自己。
准备工作。
在晶圆底部,涂上一层石墨烯做电容极板。
充电。
“电压:5伏。”
“电荷量:饱和。”
“准备引爆。”
林远的手放在开关上。
这一按下去,要么成功,要么几亿的晶圆变成烟花。
“3、2、1,短路!”
“啪!”
没有惊天动地的巨响。
只有一声极其轻微的、像是撕纸一样的脆响。
在显微镜的高速摄像机下,却是一场壮观的景象。
几亿个微小的接触点,在同一微秒内,闪过一道蓝白色的微光。
那是钛金属在高温下熔化、与碳管结合的光芒。
热量瞬间产生,瞬间消失。
周围的硅基底,连一度都没升温。
“快测电阻!”
探针扎下去。
以前是几千欧姆那是墙。
现在……
“10欧姆!”
“通了!”彭教授激动得跳了起来,“这是完美的欧姆接触!”
“墙塌了!路通了!”
技术通了。
只要把这种“自爆”工艺固化下来,就能量产。
但是,就在大家准备庆祝的时候。
负责采购的经理,一脸晦气地跑了进来。
“林董,出事了。”
“又怎么了?”
“钼o买不到了。”
“什么?”
“我们要用的这种高纯度钼靶材用来做电极,全世界只有几家公司能做。”
“刚才,所有的供应商都发函,说缺货。”
“理由是:矿山停产,物流中断。”
“但我查了,”经理咬牙切齿,“矿山好好的,物流也通的。”
“是有人把货全扫了。”
“谁?”
“一家注册在开曼群岛的公司。”
“这是恶意囤积!”
林远眼神一冷。
又是这一招。
之前是光刻胶,现在是金属靶材。
对手虽然没露面,但他们的嗅觉很灵敏。知道你缺什么,就卡什么。
钼,是稀有金属。虽然中国有矿,但是提纯技术不行。高纯度的钼,还是得靠进口。
“想饿死我?”
林远冷笑。
“他们忘了,我是干什么的。”
“我是炼钢的。”
林远转身看向孙大炮。
“大炮,咱们江钢,不是有个特种合金车间吗?”
“有是有,但那是炼炮弹钢的,没炼过这玩意儿。”孙大炮说。
“原理一样。”
“钼的熔点高2600度,难炼。”
“但是,我们有电弧炉。”
“我们有真空精炼。”
“还有,”林远指了指窗外,“我们有不要钱的电青川算力中心的余电,或者核电。”
“只要舍得费电,就没有炼不化的石头!”
“不就是提纯吗?”
“我们用电子束熔炼!”
“用高能电子束,把钼原子一个个轰出来!”
“我就不信,咱们中国这么大,还炼不出一块纯净的铁疙瘩!”
“走,去车间。给他们看看,什么叫工业暴力。”