第52章 纳米光子芯片的量产难题 （1/2）

纳米光子芯片的量产难题

#### 第五十二章：纳米光子芯片的量产难题

“自然”杂志的封面专访让江知夏一夜成名，被誉为“驯光者”。但在华为东莞基地的量产动员会上，气氛却冷得像冰窖。

“良率0%。”制造部的老张把一叠电子显微镜照片摔在桌子上，声音沙哑，“江总，实验室里那是艺术品，产在线这是垃圾。”

“0%？”江知夏的心猛地一沉，“连一个能用的都造不出来？”

“造不出来！”老张指着照片上的横截面，“你看这个六方氮化硼（hBN）层。在实验室里，你们是用机械剥离法，像撕胶带一样，一片一片撕下来的，那是单晶，完美无缺。但在产在线，我们需要的是化学气相沉积（CVD）。CVD长出来的hBN，全是晶界！全是缺陷！”

“晶界……”江知夏眉头紧锁，“晶界会散射声子极化激元，导致光场泄露？”

“不仅仅是泄露。”老张叹了口气，“声子极化激元对晶格振动极其敏感。CVD生长过程中，只要温度波动1度，或者气流抖动一下，长出来的薄膜就会有应力。这种应力会让介电常数近零（ENZ）点发生漂移。你的设计是在1550纳米波长工作，结果产在线的薄膜漂移到了1540纳米。对于光子芯片来说，这就是废品。”

“波长漂移10纳米就是废品……”江知夏感到一阵窒息，“这公差比原子弹还小。”

“还有这个。”老张指着另一张照片，“里德堡原子腔。我们在实验室是用聚焦离子束（FIB）一个个刻出来的，精度高但速度慢得像蜗牛。现在要量产，必须用深紫外光刻。但深紫外光刻的分辨率不够，刻出来的腔体侧壁粗糙度太大。粗糙的侧壁会破坏‘双曲色散’关系，声子极化激元根本跑不起来。”

“分辨率不够，侧壁粗糙……”江知夏在会议室里来回踱步。

这就是工程化的残酷。

物理原理通了，材料有了，但怎么把它们大规模、低成本、高一致性地造出来，是另一座大山。

“江总，”陈默在一旁低声说，“要不，我们退一步？不做全光计算了？把逻辑单元改回电子的，只保留光互联？”

“不行。”江知夏斩钉截铁地拒绝，“如果退回去，我们就只是另一个英伟达。我们要做的，是颠覆。是彻底摆脱电子的束缚。”

“那怎么办？”老张问，“CVD长不出好膜，光刻机刻不出好腔。难道我们要买更贵的设备？但更贵的设备也被封锁了。”

江知夏停下脚步，目光如炬。

“问题不在设备，在工艺。”江知夏说，“既然CVD长不好，那我们就换一种生长方式。既然光刻机刻不圆，那我们就让材料自己‘圆’起来。”

“自己圆？”

“对。”江知夏走到白板前，画了一个新的结构，“我们放弃平面工艺，改用‘卷对卷’纳米压印。而且，我们不再用CVD长hBN，我们改用‘液相外延’。”

“液相外延？”老张愣住了，“那是做LED的工艺，怎么能用到光子芯片上？”

“原理是相通的。”江知夏飞快地写着，“液相外延是在熔融的金属溶剂里生长晶体。我们可以利用‘超临界流体’技术，在高温高压的二氧化碳流体中，让hBN晶体自发生长。超临界流体没有表面张力，晶体生长不受应力影响，能长出完美的单晶薄膜。”

“超临界流体生长hBN……”老张倒吸一口凉气，“这在国际上都没人做过啊。”

“没人做，不代表不能做。”江知夏眼中闪过一丝疯狂，“而且，为了解决光刻分辨率的问题，我们可以利用‘自组装嵌段共聚物’（BCP）技术。”

“嵌段共聚物？”

“对。”江知夏解释道，“我们把两种不同的高分子聚合物混合在一起，它们会自动相分离，形成纳米级的周期性结构。我们可以利用这种结构作为‘软光刻’的模版，直接在hBN薄膜上压印出纳米腔。这就不需要昂贵的光刻机了，而且精度能达到5纳米以下。”

“自组装模版……”老张的眼睛亮了，“这招‘借刀杀人’，高！但是，嵌段共聚物的排列方向很难控制，容易乱。”

“那就用‘电场辅助自组装’。”江知夏说，“我们在基板上加一层电场，引导聚合物链顺着电场方向排列。这样就能得到整齐划一的纳米结构。”

“电场引导……”老张深吸一口气，“江总，你这脑子是怎么长的？这简直是化学、物理、工程的集大成者。”

“非常之时，行非常之事。”江知夏目光坚定，“老张，产线停一天，损失就是几百万。我们必须赌一把。”

“好！”老张也是个狠人，“我这就联系中科院化学所，他们做嵌段共聚物很厉害。同时，我去调那台备用的超临界干燥设备，改装成生长炉。”

接下来的两个月，是东莞基地最不眠的两个月。

江知夏、老张、陈默，加上化学所的专家团队，全部泡在了中试车间。

“超临界压力10MPa……”

“生长温度400……”