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文/李鹏森
近几年来,中国在科技领域取得了长足的进步,C919大飞机订单在过去三年中狂飙至上千架,中国航母如期下水,055大驱也在量产中,歼-20在中国空军成功服役,使用了多年的 GPS也开始慢慢从中国市场退出,取而代之的是中国北斗。无论是空军、海军还是陆军,都有了令人惊叹的发展,这也意味着中国军事技术正在逐步成熟。那是否意味着中国不再需要依赖其他国家的技术援助了呢?回答仍然有些残酷,因为到目前为止,中国尚未完全突破其核心技术,仍然需要依靠西方的技术支持。
早些时候,德国联合日本和其他一些国家的科学家一起研制出了一颗球体,尽管说这颗球看起来没什么特别之处,但是它里面包含了无数尖端技术,而把中国搞得一败涂地的,就是这颗平平无奇的球。我相信很多人都在想,不就是一个球,为什么还要使用这么多尖端技术?
实际上,这个球体在制造过程中,需要使用多种超精密抛光技术,而我国目前的技术水平,还不能完全掌握。人们常常把磨削和抛光划上等号,但实质却不一样,所谓磨削,就是用机床或某些机械对物体表面进行精细加工,从而降低其表面粗糙度,而抛光就是在此基础上,利用化学或电化学作用进一步降低粗糙度。随著科技的发展,这种打磨工艺将会越来越高级,而且对表面粗糙度的精度要求也越来越高。
假如把打磨工艺比作摊大饼,那卡我们脖子的就是这个锅,别人的锅不粘锅底,我们现在做不到。“砂锅”实际上就是打磨机上的核心部件——砂轮。
高精度抛光对磨盘有近乎苛刻的要求,这种由特殊材料制成的钢盘在工作时,不仅要满足纳米级精度,而且要有精确的热胀冷缩系数,当抛光机高速运转时,磨盘会出现发热现象,从而产生热变形。这时的磨盘平面精度不能满足要求,被加工材料器件也会出现变形问题。
现行技术一般都把研磨和抛光归为一类,实际上两者有很大区别,研磨是用仪器对物体表面进行加工,抛光是利用机械化学或电化学作用,使物体表面的粗糙度进一步降低。
随着工业的发展,对材料的尺寸和精度的要求也越来越严格。拿晶片来说,一片只有1毫米厚的晶片上面需要放上几十万个集成电路,这些旧的工艺根本无法满足要求,只能靠超精密的工艺来完成抛光工作,而这正是晶片制造中最关键的环节。
在一般情况下,我们所用的研磨技术,就是用一定的机床和设备来加工和制造其他东西,这样制成的东西的表面粗糙度为0.63-0.01微米,在我们看来,这已经很精密了,然后用打磨的方法来打磨,让它的粗糙度再小一点。当时,大家普遍使用的是物理抛光,直到现在才开始研究出机械、化学或电化学抛光技术。
怎样打磨一块纳米级的晶片是我们真正要研究的超精密抛光技术,现在美国、日本等国家已经能够达到纳米级的精度要求,而我国还处于起步阶段。我国进行了数十年的研究,仍未达到理想的要求。现在我们国家所有的超精密设备都是从美国进口的,一台要几千万人民币,而如果美国一个不愿意,就会面临断供,一旦设备断供,那么在电子、航空航天等尖端领域,我们就会被美国掐住脖子。
国内目前这项技术在国内尚处于起步阶段,从开始到现在已整整8年。其实这项技术的原理和当年的钢笔头技术差不多,我国也是花了6年时间才突破这项技术。因此,请耐心等待来自研发人员的好消息。