面对这三百毫米的超大焦面需求,也只能效仿美国人,走多片小芯片拼接的物理方案。”
张国忠看着屏幕上的尺寸数据提出推断。
“单片制造出三百毫米直径的感光芯片,目前的晶圆制造良率根本无法支撑。
硅片上的缺陷概率会随着面积呈几何倍数增加,整片流片的良品率绝对是零。”
张国忠拿过一支笔,在白板上画出几个方块的拼接图形。
“但是走拼接方案,在光机结构装配上是一条死胡同。”张国忠重重点在几个方块的交接处。
“韩院长之前对四米主镜进行形面控制,逼出了4.2纳米的面形精度。
光学系统的精度越苛刻,对焦平面空间位置的要求就越变态。”
张国忠转过身,面向全场的技术人员。
“三百毫米直径的焦面范围,如果用几十块小CCD芯片去拼。
每一块小芯片在经过减薄工艺后,本身的物理平面度会产生翘曲。
为了保证所有十亿个像素点,都能准确落在没有任何厚度容差的光学焦平面上,每一块拼上去的CCD硅片,其物理平面度的公差必须控制在一微米以内。”
张国忠报出具体数值。
“几十块芯片物理拼合完成后的整体共面性误差,绝对不能超过两微米。
不仅如此,这些芯片还要面临零下一百八十度的超低温工作环境。
底座的热胀冷缩会拉扯这些几微米薄的感光芯片。
只要产生三微米的物理扭曲位移,光学图像就会在探测器上变成模糊的重影,所有的光学分辨率全部失效。”
张国忠放下笔,坐回座位。
这就形成了一个物理级别的逻辑死循环。
造不出一整块大面积芯片,就必须拼。
只要拼,就不可能在物理连接处把微米级的厚度公差消除。
拼接产生的应力不一致和细微落差,在低温环境下会被放大,直接摧毁成像焦平面。
主镜抛光阶段,是在对抗单一材质的高硬度加工极值,虽然艰难,但有机械加工路径可走。
现在的焦面探测器,不仅要对抗微米级的光机装配误差,还要面临底层半导体光刻蚀的良率封锁。
战线从宏观物理力学,彻底转移到了微观电磁学和材料科学复合的半导体深水区。
在座的专家面对这种跨国别的工业基础代差,束手无策。
缺乏高精度的光刻机设备,缺乏极高纯度的硅材料底座,缺乏沉积工艺中的热场参数数据。
这些都不是单凭几个专家的经验,就能短时间试错摸索出来的。
韩栋坐在椅子上,目光落在笔记本屏幕上的各项指标参数。
他在脑海中快速过滤当前能够调用的所有资源底牌。
启航目前虽然拥有跨越时代的算力中心,但算力必须依附于实体工业设备去改变现实。
“赵所长。”韩栋抬起头,打破了会议室内的沉寂。
赵崇明立刻直起身子,看向韩栋。
“不用考虑多片拼接导致的光机共面性装配误差。”
“美国人在哈勃上采用四片拼接,是因为他们的半导体良率控制能力和光刻机动态补偿能力,达不到直接产出大面积无缺陷芯片的标准。”
“启航不搞拼接方案。”韩栋给出技术方向断言。
“抛弃传统的高装配容错思维,直接在三百毫米的单片高纯硅晶圆上,进行整圆刻蚀和减薄。”
众人内心掀起惊涛骇浪,更有甚者直接站了起来。
赵崇明睁大眼睛,难以置信的看着韩栋。
“韩院长,整圆刻蚀?那是十二英寸级别的晶圆满面积感光布线。
现在国外的半导体大厂,在这个尺寸上的芯片切割,都会产生极高的边缘缺陷率。
您要在这么大的单片晶圆上,做出十亿个毫无缺陷的感光像素,只要这三百毫米的面积上出现几十个无法捕捉光子的瞎点集群,整块晶圆就彻底报废!
这在现有的半导体曝光物理定律里是不可能的!”
“现有规律是由传统的试错数据定义的。”
“人类使用光刻机刻蚀硅片,依赖的是恒定的物理参数和事后的光学检测反馈。
光在透镜里的折射存在微小的热畸变,硅片在沉积过程中的热场分布存在区域不均。”
韩栋站起身,按下面前的系统直连终端。
“两年前,启航研制QX-3架构芯片的时候,在燕京建立了高标准的半导体无尘实验室和特种光刻设备。
启航在进行底层制程突破时,就已经将半导体工艺过程中的热动力学和光子偏转模型,全部导入了盘古超算的数据底层。”
大屏幕上的焦平面拼图方案被替换,盘古系统接管了显示权限。
一个布满无数细密网格线的三百毫米晶圆三维模型,出现在屏幕中心,模型上闪烁着成千上万个标红的数据点。
陆佳杰在侧方的控制台上进行授权操作,将大兴超算主节点的算力权限分配到会议室的沙箱中。
“盘古系统在半导体制造领域的应用,不是事后去检测哪里出了错,然后在下一炉进行修正。”
韩栋走向大屏幕,指着那些红色的数据点。
“而是在每一束紫外光射向光刻胶的瞬间,计算透镜受热产生的千万分之一毫米折射率变化。
在等离子体刻蚀晶圆表面的每一微秒,计算刻蚀气体浓度的微观分布差。”
“这是基于庞大算力的高频动态物理补偿。”韩栋向全场专家交底启航的半导体底牌。
“只要提供绝对精度的设备控制接口,盘古系统可以强行扭曲曝光路径去抵消误差热场。
用暴力算力干预微观晶格的重组,能把传统意义上的半导体良率,变成受控的绝对值。”
韩栋回到座位,看着还在消化这个信息的赵崇明。
“赵所长,把光电所过去十年在背照式CCD工艺上积累的残次品流片数据,特别是减薄工艺中断裂的硅片应力数据,全部汇编成数字档案上传给盘古。”
韩栋下达指令。
“科技需要不断打破边界才能发展,就在启航的实验室里,让盘古系统重新编写半导体的刻蚀物理规则。”