第278章 硅基之始（2 / 2）

热浪和低沉的嗡嗡声立刻涌了出来。

这是一个大约五十平米的房间，窗户被封死了，贴着深色的遮光纸。

房间中央矗立着一台两人高的设备，区域熔炼炉。

它看起来像个巨大的金属圆筒，外壳是暗灰色的，表面有不少划痕和锈迹。

炉体上布满了各种仪表、旋钮和指示灯，粗大的电缆从天花板垂下来，连接着炉体。

炉子旁边，一台变压器正在嗡嗡作响，那是专门为这台炉子配备的。

墙上的配电箱敞开着，里面是密密麻麻的闸刀和保险丝，粗黑的电缆像蟒蛇一样盘绕在墙角。

房间很热，至少有三十度。

几个穿着蓝色工装、戴着口罩和手套的研究人员正在炉子前操作。

他们额头上都是汗珠，但动作沉稳专注。

“这就是我们的宝贝。”王守方拍了拍炉体，发出沉闷的响声，“苏联援建的老型号，我们来了之后，自己做了很多改造。加热线圈换了，温控系统也改进了。现在勉强能用。”

他走近观察窗——那是一个嵌在炉体上的圆形石英玻璃窗。

透过窗口，能看到炉内的情况。

一根银灰色的棒状物竖直悬挂在炉膛中央，那是多晶硅原料棒。

在棒的中部，一个明亮的光圈正在缓缓上下移动——那是加热线圈形成的熔区。

硅在高温下熔化，熔区移动时，杂质会被“扫”到棒的一端，从而实现提纯。

“现在这一炉已经运行了二十多个小时。”一个操作员摘下口罩，露出被高温烤得通红的脸，“纯度应该能达到6N了，再有两个小时就能结束。”

他的声音沙哑，眼睛里布满血丝，但盯着观察窗的眼神却异常专注。

王守方介绍：“这是小李，我们最好的操作员。这活儿，一炉就是二三十个小时，人不能离开，得时刻盯着熔区的状态。温度高了，硅会挥发；温度低了，熔区不稳定，晶格容易出缺陷。全凭经验。”

小李不好意思地笑了笑，又凑到观察窗前，眯着眼睛看那光圈的大小和颜色。

吕辰仔细观察着整个实验室。

他注意到几个问题。

首先是电力供应。虽然炉子有专用变压器，但墙上的电压表指针在轻微但持续地摆动，电压不稳，这对于需要极其稳定加热功率的区域熔炼来说，是致命的干扰。

其次是环境控制。房间闷热，空气不流通，封死的窗户虽然保证了洁净度，但散热成了问题。角落里放着一台老旧的电风扇，但显然作用有限。

第三是检测手段。炉子旁边的工作台上，放着几根已经拉制好的单晶硅锭，直径大约二十到三十毫米，长度半米左右，表面有金属光泽，但细看能看到一些细微的条纹和斑点。

旁边放着简陋的检测设备，一个手摇探针台，用来测量电阻率；一台国产的金相显微镜，用于观察晶格结构；还有几个装着腐蚀液的玻璃皿，那是用化学腐蚀法显示缺陷。

一切都那么原始，那么“土”。

但就是在这样的条件下，这些科研人员正试图攻克半导体材料的最高纯度。

“王教授，”吕辰开口问，“咱们现在成品率大概多少？”

王守方沉默了几秒，才说：“好的时候，百分之四十。差的时候，不到二十。主要是晶格缺陷控制不住，还有直径不均匀。我们试过做大直径，但一超过三十毫米，熔区就不稳定，容易出孪晶。”

他的语气里有掩饰不住的焦虑。

参观完区域熔炼实验室，王守方又带他们看了其他几个关键区域。

化学气相沉积室，里面有一套自行组装的设备，用石英管作为反应室，外面缠绕着自制的加热丝。

研究人员正在尝试沉积氮化硅薄膜，用作绝缘层。

单晶炉室，一台仿苏的直拉单晶炉，正在尝试从熔融硅中拉制单晶。

炉子旁边放着几个已经拉好的硅单晶棒，表面有生长纹，直径也不完全一致。

超净室，如果那能叫超净室的话。

其实就是一个密闭的小房间，墙上装着过滤棉做的简易送风口，地面刷着绿色油漆。

工作人员进入前要换白大褂、戴帽子口罩，但条件比后世的超净车间差了不知多少个数量级。

每看一个地方，吕辰的心就沉一分。

他前世对半导体工业的了解，更多来自书本和新闻。

知道早期条件艰苦，但亲眼看到这种“土法上马”的实况，那种震撼是文字无法传达的。

这不是艰苦，这是在近乎原始的装备条件下，向人类工业文明的最高峰发起的冲锋。

最后，他们来到一间会议室。

房间不大，摆着一张长条木桌和十几把椅子，此时已经坐了七八个人。

墙上挂着毛主席像和“自力更生，艰苦奋斗”的标语。

桌上放着几个搪瓷茶杯，王守方亲自提起暖水瓶给大家倒水。

水是温的，带着一股淡淡的铁锈味。

“条件有限，茶叶也没有好的，将就喝点。”王守方坐下，揉了揉太阳穴，“宋教授，你们这次来，是想了解我们这边的材料制备能力，对吧？”

宋颜教授点点头，从公文包里拿出几份文件：“王教授，‘星河计划’对硅材料的要求，主要集中在几个方面。”

他翻开文件，开始阐述：“第一是纯度。基础逻辑电路，需要6N以上的高纯硅。但未来如果要向更高集成度发展，可能需要7N甚至更高。”

王守方苦笑：“6N我们现在能稳定做到，但每批次的纯度还是有波动。7N……所里有个课题组在攻关，但进展很慢。主要是检测手段跟不上——我们怎么知道纯度真的达到了7N？现在的质谱仪精度不够，很多痕量杂质测不出来。”

宋颜教授继续说：“第二是直径。‘红星一号’的设计，是基于未来能获得两英寸晶圆来规划的。但现在……”

他看了一眼王守方。

“两英寸？”王守方摇头，“我们现在稳定能量产的，是一英寸半。两英寸试过几次，成功率不到百分之十。问题很多：热场不均匀、熔体对流不稳定、拉速控制不精确……每次失败，损失都很大。一炉多晶硅原料，要上千块钱。”

会议室里一阵沉默。

谢凯开口问：“王教授，咱们所里现在最大的瓶颈是什么？设备？人才？还是理论？”

“都是，也都不是。”王守方的回答意味深长，“要说设备，咱们这些‘土装备’，确实跟国外的没法比。但我们更缺的，是系统性的工艺数据积累。”

他指了指窗外区域熔炼炉的方向：“就说拉单晶。老师傅靠眼睛看熔体液面的反光，靠耳朵听加热线圈的嗡鸣声，来判断温度和稳定性。这些经验，没法量化，没法传授。张师傅拉得好，李师傅就不一定。同一炉料，今天拉得好，明天可能就出问题。我们想总结规律，但变量太多了——电压波动、室温变化、原料批次差异、甚至天气湿度……记录不过来，也分析不明白。”

他叹了口气：“所里年轻人有热情，肯吃苦，一盯炉子就是几十个小时。但光有热情不够啊。半导体材料是精密活，差之毫厘，谬以千里。”

其他研究员也大倒苦水。

的确，在如此的艰苦条件下，能做到这样已是不易，吕辰等人都有些不忍心。