轮到我们主动封锁了!这项关乎芯片的技术,美国15年都没赶上中国

森罗万象的原创 2024-12-30 09:51:29
综述

从以往我们总是听说发达国家为了遏制中国发展,对我们进行技术封锁,但你可能不知道,有一项关键技术,中国反过来封锁了美国,美国花了整整15年的时间才勉强追赶上,但这时,我们中国已走在了技术前沿。

这项技术就是KBBF晶体,一种我们自主创新的“中国晶体”。它不仅改变了全球激光技术的格局,更在芯片制造,光刻机等高科技领域有着至关重要的作用。

中国晶体

1990年,我国的陈创天院士带领团队在非线性光学领域取得了一项重大突破——KBBF晶体(氟代硼铍酸钾晶体)。这种晶体可以将普通的激光转变为176nm深紫外激光,是当时全球唯一能够实现这一功能的晶体。

深紫外激光在科研,半导体加工,激光武器等多个领域都至关重要。尤其是光刻机领域,DUV光刻机可以用来制造10—45nm芯片,DUV光刻机的核心是深紫外激光器,而深紫外激光器的核心正是KBBF晶体。

可以说,KBBF晶体是高端激光技术领域的“金钥匙”。但起初,我国并没有意识到KBBF晶体的战略意义。KBBF晶体问世后,我国把它开放给了全球市场,提供给各国研究机构和公司使用。

直到2009年,我国才认识到它在国防,科研等领域的重要价值。于是国家正式宣布,全面停止对外出口这一晶体,这一举措也标志着我国第一次在高科技领域对发达国家,特别是美国,实施了技术封锁。

国际社会对此一片哗然,很多高端机构对KBBF晶体已经产生了强烈依赖,没有了KBBF晶体,他们的精密设备几乎都成了摆设,许多重要研究项目也陷入了停滞。

为了弥补这一空缺,美国的光学行业不得不奋起直追,直到2016年才勉强仿制出了KBBF晶体。然而,就在美国突破的前一年,中科院已经率先研发出了KBBF晶体的升级版---LSBO晶体。

这下该轮到美国人绝望了,尽管刻苦攻坚多年,但在牢牢掌握了技术主导权的中国面前,依然难以望其项背!

升级版LSBO晶体

LSBO晶体是KBBF晶体的升级替代版,它解决了后者存在的安全隐患,且具备了更加优异的光学性能。

与KBBF晶体相比,LSBO晶体最大的亮点就是不含有毒元素铍。虽然KBBF晶体在激光领域表现出色,但含有的铍成分使其在生产和使用过程中存在一定的安全风险。而LSBO晶体通过创新设计,去除了铍,消除了这一安全隐患,让生产和应用变得更加安全可靠。

此外,LSBO晶体在光学效应的表现方面也更优于KBBF晶体。LSBO晶体具有合适的双折射率,可以实现更有效地相位匹配倍率输出。简单来说,就是LSBO晶体对深紫外波长激光有更高效的转化率。

LSBO晶体同样可以应用于制造DUV光刻机,这对我国在芯片制造领域的自主性至关重要。凭借LSBO晶体的优势,国产光刻机有望实现更大的突破,减少对外国技术的依赖,进一步增强我国在国际芯片产业中的话语权。

在军事领域,LSBO晶体也大有可为。它可以用来制造激光武器、反导弹武器等,显著提升我国的国防实力。以激光武器为例,得益于LSBO晶体的高效能,我国的激光武器相较他国,在杀伤力和打击精度上都具有明显优势。

未来,随着LSBO晶体技术的成熟,它的应用前景会更加广阔,尤其是在高精密制造和材料加工领域,LSBO晶体将成为推动我国激光加工技术发展的重要力量。

不过从目前来看,制造工艺更为成熟的KBBF晶体在市场占比依然很高,未来长时间内可能还会占据主导地位。

晶体背后的追光人

中国在晶体领域取得的突破,离不开背后那些默默奉献的科学家们,在此不得不提到的就是陈创天院士和他的科研团队。

陈创天院士是我国非线性光学晶体领域的重要奠基人之一,1962年,他毕业于北京大学物理系,之后进入了中科院华东物质结构研究所(如今为福建物质结构研究所)。在这里,他开始了对非线性光学材料的长期探索。

上世纪80年代,陈创天及其团队在国家晶体材料研究倡导下,成功发现了BBO(β-BaB₂O₄)和LBO(LiB₃O₅)晶体,这是我国在非线性光学晶体领域的首次自主创新,国际学术界也因此称之为“中国牌晶体”。

不过,陈创天院士并未止步于此。BBO和LBO这两种晶体虽然在很多应用中表现优异,但它们在深紫外(200nm以下)波段的激光应用上存在瓶颈。为了克服这一瓶颈,陈创天院士开始寻求新的材料和技术。

经过长期的努力,陈创天带领团队终于在1990年发现了KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶体,这种新型晶体不仅能够实现深紫外倍频光输出,填补了BBO和LBO晶体在这一波段的空白,更为深紫外激光的研究和应用打开了新的局面。

然而,最初的KBBF晶体依然不够完美,由于其层状特性,晶体沿着Z轴方向的生长非常困难,严重制约了其应用推广。

为了克服这一问题,2001年,陈创天院士带领团队和蒋民华院士研究组合作,首次提出并成功实施了KBBF棱镜耦合技术,有效解决了晶体在Z轴方向生长的瓶颈,使其应用性得到了极大的提升。

这项技术获得了中,美,日三国的专利保护,直到2016年,美国才成功突破这一技术瓶颈。可以说,我们中国是实打实在这一技术上领先了15年。

结尾

从BBO和LBO到KBBF,再到LSBO,这些并不仅仅是“晶体”的名称,它们更代表着一种精神,那就是不断突破,敢于创新,追求卓越。这些成就的背后,凝聚着无数科研人员的智慧和汗水。正是他们日复一日的努力探索,才让我们迎来了这些改变世界的技术成果。

今天,我们的国家和社会享受着他们来之不易的成果,我们必须也要向这些默默奉献的科学家致敬。未来,我们可能还会面临来自其他国家的技术封锁和挑战,但只要有这些奋力拼搏的科研工作者,我们就有底气克服一切困难,继续走在世界的科技前沿。

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夫万象森罗,不离两仪所育;百法纷凑,无越三教之境