第52章 納米光子芯片的量產難題 （1/2）

納米光子芯片的量產難題

#### 第五十二章：納米光子芯片的量產難題

“自然”雜誌的封面專訪讓江知夏一夜成名，被譽爲“馴光者”。但在華爲東莞基地的量產動員會上，氣氛卻冷得像冰窖。

“良率0%。”製造部的老張把一疊電子顯微鏡照片摔在桌子上，聲音沙啞，“江總，實驗室裏那是藝術品，產在線這是垃圾。”

“0%？”江知夏的心猛地一沉，“連一個能用的都造不出來？”

“造不出來！”老張指着照片上的橫截面，“你看這個六方氮化硼（hBN）層。在實驗室裏，你們是用機械剝離法，像撕膠帶一樣，一片一片撕下來的，那是單晶，完美無缺。但在產在線，我們需要的是化學氣相沉積（CVD）。CVD長出來的hBN，全是晶界！全是缺陷！”

“晶界……”江知夏眉頭緊鎖，“晶界會散射聲子極化激元，導致光場泄露？”

“不僅僅是泄露。”老張嘆了口氣，“聲子極化激元對晶格振動極其敏感。CVD生長過程中，只要溫度波動1度，或者氣流抖動一下，長出來的薄膜就會有應力。這種應力會讓介電常數近零（ENZ）點發生漂移。你的設計是在1550納米波長工作，結果產在線的薄膜漂移到了1540納米。對於光子芯片來說，這就是廢品。”

“波長漂移10納米就是廢品……”江知夏感到一陣窒息，“這公差比原子彈還小。”

“還有這個。”老張指着另一張照片，“裏德堡原子腔。我們在實驗室是用聚焦離子束（FIB）一個個刻出來的，精度高但速度慢得像蝸牛。現在要量產，必須用深紫外光刻。但深紫外光刻的分辨率不夠，刻出來的腔體側壁粗糙度太大。粗糙的側壁會破壞‘雙曲色散’關係，聲子極化激元根本跑不起來。”

“分辨率不夠，側壁粗糙……”江知夏在會議室裏來回踱步。

這就是工程化的殘酷。

物理原理通了，材料有了，但怎麼把它們大規模、低成本、高一致性地造出來，是另一座大山。

“江總，”陳默在一旁低聲說，“要不，我們退一步？不做全光計算了？把邏輯單元改回電子的，只保留光互聯？”

“不行。”江知夏斬釘截鐵地拒絕，“如果退回去，我們就只是另一個英偉達。我們要做的，是顛覆。是徹底擺脫電子的束縛。”

“那怎麼辦？”老張問，“CVD長不出好膜，光刻機刻不出好腔。難道我們要買更貴的設備？但更貴的設備也被封鎖了。”

江知夏停下腳步，目光如炬。

“問題不在設備，在工藝。”江知夏說，“既然CVD長不好，那我們就換一種生長方式。既然光刻機刻不圓，那我們就讓材料自己‘圓’起來。”

“自己圓？”

“對。”江知夏走到白板前，畫了一個新的結構，“我們放棄平面工藝，改用‘卷對卷’納米壓印。而且，我們不再用CVD長hBN，我們改用‘液相外延’。”

“液相外延？”老張愣住了，“那是做LED的工藝，怎麼能用到光子芯片上？”

“原理是相通的。”江知夏飛快地寫着，“液相外延是在熔融的金屬溶劑裏生長晶體。我們可以利用‘超臨界流體’技術，在高溫高壓的二氧化碳流體中，讓hBN晶體自發生長。超臨界流體沒有表面張力，晶體生長不受應力影響，能長出完美的單晶薄膜。”

“超臨界流體生長hBN……”老張倒吸一口涼氣，“這在國際上都沒人做過啊。”

“沒人做，不代表不能做。”江知夏眼中閃過一絲瘋狂，“而且，爲了解決光刻分辨率的問題，我們可以利用‘自組裝嵌段共聚物’（BCP）技術。”

“嵌段共聚物？”

“對。”江知夏解釋道，“我們把兩種不同的高分子聚合物混合在一起，它們會自動相分離，形成納米級的週期性結構。我們可以利用這種結構作爲‘軟光刻’的模版，直接在hBN薄膜上壓印出納米腔。這就不需要昂貴的光刻機了，而且精度能達到5納米以下。”

“自組裝模版……”老張的眼睛亮了，“這招‘借刀殺人’，高！但是，嵌段共聚物的排列方向很難控制，容易亂。”

“那就用‘電場輔助自組裝’。”江知夏說，“我們在基板上加一層電場，引導聚合物鏈順着電場方向排列。這樣就能得到整齊劃一的納米結構。”

“電場引導……”老張深吸一口氣，“江總，你這腦子是怎麼長的？這簡直是化學、物理、工程的集大成者。”

“非常之時，行非常之事。”江知夏目光堅定，“老張，產線停一天，損失就是幾百萬。我們必須賭一把。”

“好！”老張也是個狠人，“我這就聯繫中科院化學所，他們做嵌段共聚物很厲害。同時，我去調那臺備用的超臨界乾燥設備，改裝成生長爐。”

接下來的兩個月，是東莞基地最不眠的兩個月。

江知夏、老張、陳默，加上化學所的專家團隊，全部泡在了中試車間。

“超臨界壓力10MPa……”

“生長溫度400……”