下午三点十七分,顺丰的快递车停在了鸿远飞鸟总部楼下。
苏辰亲自下楼签收。
一个不大的恆温包装箱。外面贴著“精密仪器/防震/禁止倒置“的標籤。发货方是上海硅產业集团的子公司——新昇半导体。
苏辰把包装箱拿回三楼的drie实验室,戴上无尘手套,小心翼翼地打开。
三片硅片。
300mm p型<100>晶向,厚度625微米。表面呈镜面般的银灰色光泽,在实验室的白炽灯下微微反光。
苏辰拿起第一片,举到灯下检查。
没有肉眼可见的缺陷。表面平整度达標。
他把三片硅片依次放入无尘储存盒,然后在方案纸上写下:
硅片到货。3/3合格。试刻蚀时间確认:12月3日。
然后他拿起手机,给周志远发了一条消息:
“硅片到了。明天早上六点开始参数计算。“
周志远秒回:“我五点五十上线。“
苏辰看了一眼这条消息,没有回覆。他把手机放在桌上,转身走向drie设备。
他需要做最后一次设备检查。
刻蚀腔体、气体管路、温控系统、真空泵——每一个部件他都亲手检查了一遍。这台drie设备是鸿远飞鸟去年花了八百万从德国採购的,是目前实验室里最贵的一台设备。
但明天它要做的事情,是这台设备的设计者从未想过的——在300mm尺度上进行高精度mems刻蚀。
因为按照博世自己的技术路线,300mm的mems刻蚀至少还需要两到三年的预研时间。
而苏辰准备用一次试刻蚀完成它。
检查完设备后,苏辰坐回实验台前。
桌上摊著二十四张草稿纸——十三张是他自己的,七张是和周志远一起推导的,四张是周志远独立完成的角向对称性降维方法。
从250mm到300mm。从一个人到两个人。从等效热弹性近似法到三阶修正模型。
所有的理论准备都已经完成。
剩下的,就是明天的六个小时计算——和那一次试刻蚀。
苏辰看了一眼窗外。深圳的12月初,天色暗得很快。路灯已经亮了。
他站起来,关了实验室的灯,锁了门。
回到宿舍,他吃了一碗泡麵,洗了个澡,定了明天五点半的闹钟。
然后上床睡觉。
他睡得很沉。没有做梦。
……
2020年12月3日。凌晨五点半。
闹钟响了。
苏辰睁开眼睛,起床,刷牙,洗脸,换上实验服。
五点四十五分,他走进了drie实验室。
打开所有设备的预热程序。drie设备的刻蚀腔体需要十五分钟达到工作温度。真空泵需要十分钟抽到工作真空度。
五点五十分,他打开电脑上的计算程序。
周志远的视频通话准时接入。
“早。“屏幕那头,周志远已经坐在了中科院力学所的办公室里。他的桌上摆著一杯咖啡和两个麵包,显然打算在这里坐一天。
“早。“苏辰说。
“参数都输好了?“
“输好了。三组温度梯度、刻蚀气体配比、功率曲线。全部按照我们最终確定的方案。“
“好。“周志远深吸一口气,“那就开始吧。“
苏辰按下了回车键。
屏幕上,计算程序开始运行。
进度条出现:0.1%。
正则化格林函数修正——角向对称性降维版本——开始计算300mm硅片在drie刻蚀条件下的三阶非线性热力学响应。
预计完成时间:5小时47分钟。
苏辰靠在椅背上,看著屏幕上缓慢移动的进度条。
“去吃个早饭吧。“周志远说,“五个多小时呢。“
“不饿。“
“那我吃了。“周志远拿起麵包开始啃。
苏辰没有回应。他的眼睛盯著屏幕,但视线似乎穿过了屏幕,看著更远的地方。
……
时间一分一秒地过去。
进度条的增长极为缓慢——每分钟大约移动0.3%。
七点整,进度12.8%。
八点整,进度23.1%。
九点整,进度33.5%。一切正常。所有中间结果都在收敛。
苏辰终於起身去倒了一杯水。
十点整,进度43.9%。周志远在北京那头已经喝完了第二杯咖啡。
十一点整,进度54.2%。
十一点十七分,计算程序弹出了一个警告框。
苏辰的身体瞬间绷紧。
他凑近屏幕——
“第七区域三阶耦合项叠代次数超出预设閾值。当前叠代:847次。预设上限:800次。“
“怎么回事?“周志远的声音从屏幕另一端传来,带著紧张。
苏辰没有说话。他飞快地打开了计算日誌,查看第七区域的数据。
300mm硅片在计算时被划分为十二个区域。第七区域位於硅片边缘偏內侧——正好是三阶非线性效应最强的过渡区域。
“是边界条件的奇异性。“苏辰说,“第七区域的温度梯度在过渡区段出现了一个局部极值,导致三阶项的叠代收敛变慢。“
“会影响最终结果吗?“
“不会。“苏辰看了三秒钟数据后说,“残差仍然在收敛,只是收敛速度慢了。把叠代上限调到1200次就行。“
他手动修改了参数,让计算继续。
进度条继续前进。
周志远鬆了一口气。但苏辰的表情始终没变——从始至终都是那种平静的、近乎冷淡的专注。
十二点零三分,进度64.7%。第七区域的叠代在第1031次收敛了。
苏辰看著这个数字,在笔记本上记下:第七区域边界过渡段三阶项收敛较慢。后续需要优化该区域的网格划分密度。但不影响本次计算结果。
午饭是林薇让前台送上来的——两份盒饭,一份是苏辰的,一份是留给他下午吃的。
苏辰用五分钟吃完了盒饭。
十二点四十五分,进度75.1%。
一点三十分,进度85.4%。
两点整,进度91.2%。
所有区域的计算结果都在收敛。三阶修正模型的预测值正在逐步输出。
两点二十分,进度95.0%。
苏辰站起来,走到drie设备前。
他从无尘储存盒中取出第一片300mm硅片,检查了一遍,然后放入刻蚀腔体的载台上。
关上墙体门。
回到电脑前。
两点四十七分。
进度条跳到了100%。
计算完成。
屏幕上弹出一个结果窗口,密密麻麻地列著数百个参数——温度、气压、功率、时间、气体流量——每一个参数都精確到小数点后四位。
这些就是300mm试刻蚀的全部工艺参数。
“完成了。“周志远的声音有些沙哑——他已经在屏幕前坐了將近九个小时。
“完成了。“苏辰说。
他开始將参数逐一输入drie设备的控制面板。
温度梯度曲线——输入。
刻蚀气体配比——输入。
rf功率曲线——输入。
循环时间参数——输入。
每一个参数他都核对了三遍。
三点零七分。所有参数输入完毕。
苏辰站在drie设备的控制面板前。
右手悬在启动按钮上方。
“苏辰。“周志远的声音从屏幕那头传来。
“嗯。“
“……加油。“
苏辰没有回应。
他按下了启动按钮。
“嗡——“
drie设备启动了。真空泵的声音在安静的实验室里显得格外清晰。刻蚀腔体內的气体开始按照预设的配比注入。rf功率按照计算出的曲线缓缓上升。
刻蚀开始了。
300mm硅片表面,等离子体在纳米尺度上雕刻著微结构。每一个刻蚀循环都在硅的晶格中切割出精確的沟槽——深度、宽度、侧壁角度——每一个维度都由苏辰的三阶修正模型预测,由周志远的角向对称性降维方法计算。
苏辰站在设备前,一动不动。
他的眼睛盯著控制面板上实时跳动的数据——腔体温度、气体压力、rf功率、刻蚀速率——每一个数字都在预设范围內。
没有异常。
十五分钟过去了。
三十分钟过去了。
一个小时过去了。
三点五十二分。第一轮刻蚀循环完成。
苏辰看了一眼中间数据。刻蚀深度符合预期。侧壁粗糙度在可接受范围內。
“第一轮正常。“他对周志远说。
“好。“周志远的声音里带著一丝颤抖。
四点三十七分。第二轮刻蚀循环完成。
五点零一分。第三轮刻蚀循环完成。
五点二十八分。
设备发出一声轻微的“嘀“。
刻蚀完成。
所有循环结束。腔体开始降温。真空泵继续工作,抽走残余气体。
苏辰等了五分钟,等腔体温度降到安全范围后,打开了腔体门。
他用镊子小心地取出那片300mm硅片。
在灯光下,硅片表面的微结构隱约可见——一排排整齐的沟槽,如同微观世界里的城市天际线。
但肉眼看不出精度。
苏辰把硅片放到白光干涉仪的载台上。
这是测量mems微结构精度的金標准设备——通过光波干涉原理,可以达到纳米级別的测量精度。
他启动了测量程序。
白光干涉仪的探头开始在硅片表面扫描。数据实时传输到电脑上,屏幕上渐渐浮现出一幅三维地形图——那是300mm硅片上微结构的真实形貌。
扫描持续了大约八分钟。
五点四十一分。
测量完成。
电脑屏幕上弹出了最终结果。
苏辰盯著屏幕。
周志远在北京那头也盯著共享的屏幕。
侧壁角度:12.07°
精度偏差:±0.018°
侧壁粗糙度:ra 2.3nm
实验室里安静了五秒。
“……十二点零七度。“周志远的声音从屏幕那头传来,带著明显的颤音,“正负零点零一八度。苏辰——你做到了。“
苏辰看著屏幕上的数字。
12.07度。
目標是12.08±0.03度。实际结果是12.07±0.018度。
精度不仅达標——而且远超预期。
±0.018度。这个精度甚至比250mm的12.03度验证时的±0.025度还要好。
这意味著——三阶修正模型不仅在300mm尺度上成立,而且它的预测精度隨著尺度增大而提高。
这不是工程经验。这是理论的力量。
“理论是对的。“苏辰说。
他的语气很平静。就像在陈述一个他一直知道的事实。
“理论是对的!“周志远在屏幕那头重复了一遍,这一次他的声音大了很多,“苏辰,你知道这意味著什么吗?三阶修正模型在大尺度上的精度反而更高——这说明我们的理论框架捕获了正確的物理本质——不是近似,不是擬合——是真正的物理规律!“
苏辰没有说话。
他从口袋里掏出手机,打开和林薇的对话框。
打了四个字:
“成功了。12.07。“
消息发出去后,他把手机放回口袋。
然后他走回实验台,拿起笔,在方案纸上写下:
300mm试刻蚀 v1.0 结果:
侧壁角度12.07° | 精度±0.018° | 粗糙度ra 2.3nm
硅片使用:1/3
三阶修正模型验证:通过
备註:第七区域边界过渡段三阶项收敛较慢(叠代1031次)。后续优化网格密度可进一步提高计算效率。
写完后,他看了一眼旁边无尘储存盒里剩下的两片硅片。
没有用到。
一次就成功了。
……
三十秒后,林薇的手机震动了。
她正在办公室里和周琳討论技术分享会的议程。看到苏辰的消息后,她的动作顿了一下。
“成功了。12.07。“
四个字。没有感嘆號。没有表情包。
但林薇的眼眶在那一瞬间微微泛红。
她迅速调整了表情,把手机递给周琳。
周琳看了一眼屏幕,然后抬头看著林薇。她的嘴唇动了动,但什么都没说出来。
“12月5號的技术分享会。“林薇说,声音平稳,“议程要改一下。“
“怎么改?“
“原来的议程是介绍250mm等效热弹性近似法的工程应用方法论。现在——加一个环节。“
“什么环节?“
林薇看著窗外。深圳12月的天空,乾净得几乎没有一丝云。
“300mm mems刻蚀的实验验证成果发布。“
周琳倒吸了一口气:“直接公布?“
“直接公布。数据、参数、精度——全部公布。但只在技术分享会上公布,只对联盟成员企业。不对外。“
“为什么不对外?“
“因为对外公布的时机不是现在。“林薇说,“现在公布,博世会立刻调整策略。我需要给我们爭取更多的时间。让博世继续按照他们的节奏来——他们以为我们还在250mm上挣扎。让他们继续这么以为。“
“但联盟成员企业知道了,消息不会泄露吗?“
“会泄露。但泄露也需要时间。“林薇说,“从分享会到消息扩散到博世耳朵里,至少需要一到两周。这一到两周——足够了。“
“足够什么?“
“足够让宏远精密的第一批设备到货並安装调试。足够让华润微的良品率优化方案启动。“
她顿了一下,然后说:
“300mm的消息是一张牌。我要在最好的时机打出去。现在不是公开打的时机——但联盟內部必须知道。因为这个消息会让那23家报名企业明白一件事——“
“什么事?“
“它们押对了。“