第429章 欣喜：单晶硅棒突破

    「出样品了!」

    「纯度11n!」

    9月20日上午十点钟，沐阳正在办公室里看资料，突然收到硅厂（晶圆厂）的消息，一直凝视资料毫无波澜的脸荡漾出喜悦。

    适用于集成电路行业的半导体硅片对产品质量有极高的要求，纯度必须达到99.99999999%（9个9，简称9n）以上，最先进的工艺则需要达到99.999999999%（11个9，即11n）。

    出口要求，一般要达到9n。

    现在国产硅棒，能达到11n是有，但生产极不稳定，成本会高许多。

    沐阳的要求，要稳定达到12n，而且生产成本不能太高。

    硅棒指标当然不止纯度，还有结晶构造、平坦度等，也要满足电阻率、碳残余量、厚度、翘曲度、表面金属残余量等各类参数指标要求。

    但纯度就是核心，尺寸就是成本，这么说有些片面，但也没错。

    「好的，我过来看下。」

    沐阳放下资料，喊上司机准备车。

    硅厂不在总部基地这边，而是在星海集团2号工业园区，即阳富区工业园区。

    三分钟后，沐阳坐上未来01，向硅厂方向驶去。

    半个小时后，沐阳来到了实验车间，换上白色无尘服装和熟胶手套，戴上口罩，全身严实，只留下一双眼睛。

    在入口处按了下指纹，验证人脸，才能真正进入实验车间。

    九月份的天气非常炎热，还好车间是恒温车间，温度只有二十摄氏度，要不然，穿着一身包裹得严实的衣服，那得多难受。

    但就算如此，沐阳还是感到一些不习惯，特别是几年不戴口罩了，感受呼吸不是很顺畅。

    在后世，戴口罩戴习惯了，一天不摘下来感觉也没事儿，就耳朵根被勒得有些疼而已。

    走在车间里，没有人认出沐阳。

    路过的一位员工看到他没有佩戴员工牌，衣服背面也没有个人名字标识，赶紧走回去挡住他「你好，请问你是哪位?怎么进来了?为什么没有佩戴员工牌?」

    这个时候，沐阳才想起，他没有生气，反而是笑了笑，不过，眼前这位员工也是看不到他笑。

    「问你呢?否则我要报警了!」

    「没事，我是沐阳。」沐阳摘下口罩，露出一个笑脸，然后又重新戴好口罩

    他这么一说，眼前这位年轻员工恐慌起来，向沐阳深深鞠躬∶「啊，您是董事长，我没认了来，对不起，对不起!」

    「没事，你做得很好，警惕性很高，我路过几个同事，都没注意到这点。说到底就是我的问题，没有制作自己的标牌。「沐阳挥挥手笑道。

    「谢谢董事长，我真的没认出来。「

    「不用在意，去忙吧。」

    「好的，拜拜。」说完后，这员工快步离开，感觉太尴尬了，幸好董事长不在意，还表扬了他。

    沐阳来到一台xh1200型单晶炉前，此时有七八位员工正在设备外围交流，看到沐阳，这些员工还是没认出来。

    技术经理向海，见过沐阳多次，也知道沐阳要来，通过他的身材和眼神认出来，然后走过去打招呼:

    「董事长，您来了。」

    向海这么一喊，其他员工血压瞬间飙升，眼前这位竟然是董事长!

    「嗯，说说具体情况。「沐阳点头。

    向海说道∶「我们眼前这台设备，昨天开始试制样品，理论最大熔料量达到1200公斤，我们放了1000公斤。

    设备可拉制12英寸到14英寸的单晶硅棒，目前正在生产的

    是12英寸的硅棒，尝试全长度尺寸怎么样。

    昨天，我们试制了两根一米长度的单晶硅棒，以测试结果来看，各种指标达到了高端手机芯片的硅材料要求，生产效率比常规的每小时提拉10厘米要快一倍左右。

    当然，离我们制定的要求，还是有一些差距，有不少小瑕疵，比如硅纯度达到了11n，但不管怎么样调试，都达不到12n，我们正在找原因，还没找到。」

    星海集团目前使用的硅精练方法是提拉法。

    先把熔化的si放在石墨坩埚里面，使用感应法加热，之后又放在石英容器里，通过纯氢气体作为清洁氛围。再把作为种子的籽晶放在垂直棒的前端，再放入熔化的si里面。

    因为籽晶表面会吸附熔化物，在垂直棒不断缓慢旋转和提拉的过程中，可以长出直径比籽晶大得多的体材料晶体。

    这有点像两根筷子插入盛满面条的锅里，筷子夹紧的几根面子就像是「籽晶」，吸附锅里的其它面条，随着筷子旋转，然后提升，越来越多的面条被卷入筷子中。

    而且，被卷入的面条排布得比较整齐，其实提拉法还利用到了旋转重力的作用，能够均匀地分布熔化的硅，同时通过轴（筷子）的旋转，控制了硅温度和几何构性的不均匀性。

    沐阳说道「先带我看看试制好的样品。」

    向海点头，走到一根未切割的单晶硅棒前，长度约一米多，外径是12英寸，这一根硅棒，也有一百多公斤。

    沐阳蹲下来观察，用手抚摸硅棒表面，赞道∶「外径直线度不错，直径均匀，不过，这只是一米长而已，拉完一炉一千公斤的，理论可以拉四五米长。」

    沐阳检查完这根未切割的单晶硅棒，再检查另一根已经切割过的硅棒样品，已经切割了一半。

    单晶硅棒是先用线切割机把两端锥形料头切割掉，如果硅棒很长就分段，否则太重不好搬动和加工，车外圆，然后再用真正的切片机切晶圆片。

    用切片机切片，效率会快许多，切割平面度会更好一些，也不容易碎，如果是线切割，比较粗糙。

    刚切下来的晶圆片厚度不到一毫米，还要继续打磨、研磨，直到符合设计的厚度要求。

    切片厚度主要看材料韧性情况和切片机的性能，如果很容易切碎，那就切厚一点，而且直径越大，切片难度越大，所以12英寸的切割厚度要比8英寸的肯定要厚一些。

    这也没法，单晶硅的韧性很差，实际上就是脆性材料。

    最终芯片的成品厚度一般在0.3毫米以下，薄的话可以达到0.1厚米左右。

    沐阳拿起一片晶圆片，从外观看上去，平面度不错。

    「你们切割了多少片，切裂的概率有多少?」

    「就试切割了几十片，刚开始还切裂了几片，发现切片机的冷却系统没搞好，后面的，也没切裂过。」

    「就纯度11n」

    向海说「嗯，抽检了9个晶圆片，都这个数据。」

    沐阳点头，他理解其中的难度，就算每个零部件都按照图纸生产，工艺按照他的做，但设备组装肯定存在误差，生产环境同样有影响，还有其它因素，最终都影响到单晶硅纯度与其它性能。

    如果能达到目前的情况，的确可以开始尝试量产了，即使离他设计的理论值还差一些。

    他的要求，只是想以此为基础，制造更好的芯片而已，比如用在高端手机和高端电脑上的芯片，对纯度要求就这么高，再差也要达到10n。

    而且，硅棒的其它指标都达到了世界顶尖水平。

    可以说，星海集团已经制造出世界顶尖的硅棒了，就看接下来的

    量产情况了。

    「一个单晶棒没有代表性，也许是偶然，前期多生产多一些样品，多检测收集数据。」

    沐阳说出他的要求，接下来，他亲自检查问题根源，从氢气的纯度和流量大小、硅原材料、单晶炉工作温度与湿度等等一一排除。

    他熟悉所有设备和工艺流程，但没有这方面的实践经验，在灌输技术过程中，大脑中给他的「熟悉经验」，与实际还是有些差异，需要走一遍，融合得更好。

    就如大脑说∶「我会了。」

    手说∶「我还不会!」

    道理是一个样的，沐阳没有实践，没有产生肌肉记忆。

    他忙了一个小时也没查出什么问题，也到了上午下班时间，吃过午餐，休息了会，下午继续投入其中，也没查出有什么问题。

    「真的怪了!」

    沐阳让实验室的设备组装人员再组装新的设备，他要从头看他们组装，直到生产投入。

    接下来的几天时间，沐阳跟单晶硅棒生产直接耗上了，期间他还亲自组装调试设备。

    国庆放假前两天，又组装了一套设备出来，进入设备调试中，准备试生产。

    这期间，最早组装的两套设备生产出来的单晶棒的纯度还是11n。

    沐阳重视的设备能耗、生产效率，都达到了预期目标，但就是硅纯度还达不到设计要求。

    到了9月30日。

    沐阳投入硅纯度工作入魔了，如果新装的设备还达不到要求，那就歇息一段时间，不能继续较劲。

    阅读系统帮沐阳快速掌握知识，但没法帮他分析问题，更不能帮他查找问题根源。

    新的一套设备，生产出来的单晶硅棒，经检测后，纯度还是老样子，没有提升。

    沐阳看到这个结果，皱眉「怪了，就是查不出问题所在。向经理，让大家先暂停吧，国庆放假回来再梳理一下思路。」

    向海点头，但想了下，说「董事长，要不我们加班，多检查检查吧。」

    沐阳摇头，叹了口气∶「这种情况，想不通的事，就算加班也没用，也许我们这些天，都跳进死胡同去了。

    你们能够把设备组装成功，连续结晶成功，成品率和其它指标也达到了世界顶尖水平，已经算是成功了，是我有些较劲了。「

    这些天，他们排除了操作问题、原料问题、坩埚质量问题、热循环也没有什么问题，拉速这些，也没啥问题。

    就是，找不到问题原因。

    一名测试工程师说了句「董事长，我们工业园区白天用电量比较大，电流电压不稳定，会不会造成功率翻跳变化，影响炉内温度不稳?」

    「嗯?等等，我想一下。」

    这名员工的提醒，沐阳好像搞明白原因了，向这位测试工程师说∶「你提醒得不错，真有可能是电控问题，但也有可能是其它原因，检查一下电流电压表，还有稳压表，这些测量仪器，说不定在出厂时就弄错了。」

    仪器误差存在很正常，比如显示220v，说不定实际只有215v，一般人不会太计较这点事，但对单晶硅棒生产来说，说不定就有影响。

    很快，电气工程师排查出来电流电压稍微有些不稳定，稳压表灵敏度没有调合适。

    虽然炉内温度符合要求，但时高时低，对生产就有影响。

    「虽然查出稳压系统的稳压表有问题了，但它有没有影响到单晶硅棒的纯度，我们还不知道，等国庆收假后再试验吧。「

    沐阳说完后，就离开了实验车间。

    实验车间的二十几名研发人员看到董事长离开，再看看刚刚组装好的新设备，

    也来不及试生产。

    一位员工说「这段时间，董事长也够累的，还亲自和我们组装调试设备，真少见。」

    向海说「单晶硅棒生产对我们公司来说非常重要，芯片制造是董事长的梦想，同样也是我们的梦想。

    国产高端芯片能不能够实现，说实话，整个华国，就看我们公司了。

    现在，我们已经生产出合格的单晶硅棒，但董事长还不够满意，还达不到他的要求，这种精益求精、勇攀高峰的精神，值得我们学习，大家千万不要有一丁点成绩，觉得我们达到世界第一了就骄傲自满。

    董事长虽然表扬了我们，但他自己也有很大压力，只是没有跟我们说而已，要不然，他也不会亲自下手调试设备，跟我们一起耗在实验室里，你以为他很闲呀。

    你们看看这段时间，哪怕抛弃董事长本身的身份，就说他的操作动手能力，比我们这些人强太多了，我们要学的东西太多了。」

    「嗯，董事长的能力是变态，听说极少有难着他的问题。但我更佩服的是他的钻研精神。」

    大家从心里敬佩沐阳，再看看刚组装好的设备，硅纯度的问题就像一根刺，卡在喉咙里，解决不掉，心里就不踏实，还不太想离开实验室。

    「这个问题不解决，就算放假了，我也睡不着呀。」

    「董事长不让我们加班呀。「

    「要不，我们偷偷加班吧，不要加班费就行了。」

    「那是加班费的问题嘛，公司又不缺给加班费。」

    技术经理向海说「我不强迫大家加班，公司也不提倡加班，这一次假期是自愿原则，没有加班费，有事可以不来。弄不好我们加班被发现还被批评。」

    「批评总好过心里一直想着这件事吧，感觉找到问题所在了，却没有去尝试验证结论，晚上真的睡不着呀。」

    「试一轮花费时间很长，就算只生产一米长的单晶硅棒，再切割，检测也要花时间，两天时间肯定要的。」

    向海听到大家都同意自愿加班，说道「那好吧，既然大家没意见，如果没问题，大家吃过晚餐，今晚继续搞。家里有急事，真的可以不用来。」

    「没什么急事，还有什么事比得上我们遇到的问题的。「一名研发人员笑道。

    」你呢，不是说今晚要陪女朋友逛街看电影吗?可以不来。」

    」取销吧，其实我也不想看那种爱情片，现在正好有借口不去了，哪有搞科研激情。」

    」爱情片可以呀，岂不是更有激情。」

    几个研发人员的打趣，感觉轻松多了。

    接下来的两天，这些研发人员开始验证电流电压稳定之后的生产情况。

    又是五天后，10月8日。

    刚上班没多久，沐阳再次来到了硅棒实验车间，找到向海，让他开始验证。

    向海有些不好意思说「董事长，其实，我们已经验证过了。「

    沐阳有些不明白「哦，你们验证过了?什么时候的事?」

    说完后，大概明白了，严肃问，「国庆期间，你们偷偷加班了?」

    一名研发人员看到沐阳的表情，赶紧解释∶「董事长，不怪向经理，是我们要求来加班的，晚上实在睡不着。」

    沐阳开心一笑「我也没怪你们，结果怎么样?「

    他这么一说，向海和周围的研发人员松了一口气，真怕董事长把他们骂一顿。

    向海说「我们生产了两根一米多长的单晶硅棒，经过验证测试，硅纯度稳定在12n以上，的确是电流电压不稳造成。「

    「好，好，达到了设计目标!正式准备量产工作!」

    沐阳闻言，十分高兴，「你们非常不错，应该嘉奖。」

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