文|江卿曻
编辑|江卿昇
前言
中国科技的崛起一直备受瞩目，但提到光刻机这类顶尖领域，许多人会认为中国曾因缺乏技术而受制于西方。
然而局面早已悄然被一项称为“KBBF晶体”的核心技术改变，曾让美国在关键的芯片制造领域被封锁长达15年。
那么KBBF晶体究竟是如何改变这一局面的？又是怎样的科学家推动了这项技术的发展？
从技术封锁到晶体突破
20世纪80年代，中国在高科技领域几乎处处受限，尤其是在芯片制造这个高精尖领域，更是被西方国家联合封锁。
芯片制造是现代科技的核心，而光刻机则是芯片制造过程中不可或缺的设备。
当时全球最顶尖的光刻机制造公司ASML牢牢掌握着该领域的技术，美国和荷兰等国家则以“技术保护”为由，严格限制光刻机及其相关技术的对外出口。
对于当时处于发展阶段的中国而言，缺乏光刻机技术，意味着在芯片制造领域毫无话语权。
然而正是这样的压力激发了中国科学界的不懈努力，1980年代，国内在非线性光学晶体领域还处于起步阶段，技术基础薄弱，科研资源有限。
但即便是在这样的环境下，一群科学家依然在坚持研究，希望在被封锁的技术中找到突破口。
非线性光学晶体是一种特殊材料，它能够将激光的波长进行转换，而光刻机中所需的极紫外激光，就需要这种晶体的参与。
只有掌握这种核心材料，才能制造出最先进的光刻机设备，陈创天院士正是在这样的背景下，率领团队展开了长达数十年的攻坚研究。
BBO晶体具有极高的激光透过率，在当时的光学研究中引起了极大的轰动，而LBO晶体则进一步提高了激光转换的效率，这两项成果让中国在光学晶体领域初步站稳了脚跟。
1990年，陈创天团队终于在BBO和LBO的基础上成功研发出KBBF晶体。
这是一种全新的非线性光学晶体，它不仅可以将普通激光转换为深紫外波长的激光，还能够直接产生波长低至176纳米的激光。
要知道，在当时国际上普遍认为利用固体激光器产生低于200纳米波长的激光几乎是不可能的，但KBBF晶体的问世彻底颠覆了这一认知。
其优越的性能使得它成为芯片制造中深紫外光刻设备的核心材料，KBBF晶体的出现，不仅是中国光学晶体领域的重大突破，更是对芯片制造行业的一次革命性推动。
在光刻机中，这种晶体能够有效地提高激光的转换效率，使得设备能够生产出更加精密的芯片。
从理论上讲，KBBF晶体甚至能够支持45纳米甚至更低工艺制程的芯片制造，而这一技术的出现，也让中国在芯片制造技术上迈出了重要的一步。
当时西方国家对于KBBF晶体的诞生感到极大的震动，尤其是美国，一方面，美国急于获得这种晶体，以弥补自己在光刻机核心部件上的技术短板。
另一方面，美国也试图通过外交手段与中国达成技术合作，希望以“促进国际科技交流”为由获取KBBF晶体的研发技术。
然而中国政府非常清楚这种技术的重要性，断然拒绝了美国的合作请求，中国不仅没有向美国出售KBBF晶体，更是在2009年宣布全面停止晶体的对外出口，以确保这项技术始终掌握在自己手中。
西方国家的技术封锁曾让中国在芯片领域步履维艰，而KBBF晶体的出现彻底改变了这一局面，美国在长达15年的时间里，始终未能突破KBBF晶体的技术壁垒。
虽然他们尝试过通过仿制来实现技术追赶，但无论是晶体的稳定性还是透明度，仿制品都无法与中国的KBBF晶体相提并论。
这场技术封锁的背后，不仅仅是中国在光学晶体领域的全面领先，更是一场关于技术保护和战略布局的深刻考量，为什么中国会在2009年果断宣布禁售KBBF晶体？
KBBF晶体的战略意义与禁售决策
KBBF晶体的出现不仅为中国带来了芯片制造技术的突破，也迅速在多个领域展现了其不可替代的战略价值。
作为一种独一无二的非线性光学晶体，KBBF的应用范围极其广泛，覆盖了从光刻机制造到军事武器、科学研究、医疗、环保等多个领域。
在深紫外激光应用中，KBBF晶体以其优异的性能奠定了核心地位，甚至成为中国在高端科技竞争中的关键筹码。
芯片制造是现代科技产业的根基，而光刻机则是芯片制造的心脏，光刻机能否实现更高精度的芯片制造，关键在于是否能够产生极紫外波长（EUV）的激光。
KBBF晶体是目前世界上唯一可以直接倍频产生深紫外激光的材料，其核心优势在于能够将激光的波长精准地降低至176纳米甚至以下。
这种激光波长是生产45纳米及以下制程芯片的关键，直接决定了芯片的工艺水平和市场竞争力。
早在KBBF晶体研发成功之初，它便迅速成为国际关注的焦点，西方国家尤其是美国和欧洲的芯片巨头意识到，如果能够获得这种晶体，将极大提升其光刻机的性能，进而在芯片制造领域保持优势。
然而KBBF晶体的技术独特性，使得这种材料的制造和优化极为困难，尽管部分国家尝试进行仿制，但始终未能实现晶体的性能优化。
KBBF晶体不仅改变了中国在芯片制造领域的被动局面，还成功反超，让中国拥有了主动权。
除了光刻机领域，KBBF晶体在军事科技中也具有极高的战略意义，深紫外激光技术在导弹制导、光学探测、激光通信等领域具有广泛应用。
而KBBF晶体的优异性能使其成为这些技术的核心部件，例如在激光武器中，KBBF晶体能够显著提高激光的能量转换效率和稳定性，进而提升武器的精准度和攻击力。
此外它在高精度光学探测中也表现出色，尤其是在空间探测领域，KBBF晶体的深紫外激光能够显著增强对微弱目标的识别能力。
在环保和医疗领域，KBBF晶体的价值同样不可忽视，例如深紫外激光技术可以用于监测空气和水质中的有害物质，其高灵敏度和高精度使得环境检测变得更加高效。
2009年，中国政府作出了一项具有里程碑意义的决策，全面禁止KBBF晶体对外出口，这一禁售决定的背后，是对技术安全与国家利益的深远考量。
早在KBBF晶体刚进入国际市场时，部分西方国家就尝试将其用于军事武器的研发，这直接违背了中国开放晶体技术的初衷。
中国政府意识到，这项技术如果被滥用，可能会对国际安全格局造成不可预测的影响。
更重要的是，KBBF晶体已经成为中国在芯片制造、军事科技等高端领域的核心优势之一，其对外流通将削弱中国在相关领域的领先地位。
禁售决定不仅保护了中国的技术成果，也让KBBF晶体的战略价值进一步提升，西方国家在失去晶体供应后，纷纷试图通过自主研发来追赶中国的技术水平。
然而由于技术壁垒极高，这一过程变得异常艰难，例如美国在封锁的15年内投入了巨额资金和技术力量，但始终未能突破KBBF晶体的性能瓶颈。
即便是在2016年宣布“技术突破”后，其仿制出的晶体在透明度、稳定性、激光转换效率等核心指标上依旧无法与中国的原版晶体相提并论。
禁售KBBF晶体还改变了全球科技竞争的格局，西方国家习惯了在技术上掌握绝对主导权，但KBBF晶体的出现打破了这一传统。
在KBBF晶体诞生后，中国的科研团队并未止步不前，而是继续探索更高性能的光学晶体。
陈创天院士的团队在2015年成功研发出一种全新的非线性光学晶体，这种晶体不仅在性能上全面超越KBBF，还拓展了更多高端领域的应用。
但这一突破并未彻底改变全球竞争的局势，陈创天团队的新成果又是否能够为中国带来更多的技术优势？
中国在光学晶体领域的持续突破
KBBF晶体的问世，彻底扭转了中国在光学晶体领域的被动局面，但它的故事并未止步于此。
在这一重要里程碑之后，中国科学团队并没有满足于现有成果，而是以更高的目标为导向，继续深耕光学晶体领域，正是这种持续的创新精神，让中国在国际竞争中保持了技术优势。
2015年，中国科研团队在陈创天院士留下的研究基础上，再次取得了突破性的进展，研发出一种性能更优的新型非线性光学晶体。
这种新材料在激光转换效率、光学稳定性和波长范围上，全面超越了KBBF晶体。
虽然研究的具体细节仍被严格保密，但可以确定的是，这一新型晶体的性能已经超出国际同行的技术水平。
它不仅能满足光刻机和深紫外激光的需求，还在精密制造、光通信和量子计算等领域展现出了更大的潜力。
这个新型晶体的研发成功，为中国进一步巩固在光学晶体领域的国际地位提供了保障，相比KBBF晶体，它在激光波长的覆盖范围上更加灵活，这意味着它可以应用于更多的高端领域。
例如在芯片制造方面，它有助于突破7纳米甚至更小制程的技术瓶颈；在军事应用方面，它能够支持新一代的高能激光武器和空间探测设备。
任何技术突破的背后，都离不开科研团队的辛勤付出，陈创天院士虽然于2018年去世，但他的科研精神却一直在团队中传承。
如今这支团队在新一代光学晶体材料的研究上已经积累了丰富的经验，他们不仅保持了对非线性光学材料的深入探索，还在材料制备工艺、激光系统集成等领域进行了多项创新。
尤其值得一提的是，中国科学家在晶体的可制造性和应用可扩展性方面做出了重大改进。
KBBF晶体因其性能出众而闻名，但早期的制造过程较为复杂，对原材料和设备的要求也非常高。
而在新型晶体的研发过程中，中国科研团队采用了一种更加高效的制备方法，大幅提升了晶体的生产效率，并降低了生产成本。
这不仅进一步巩固了中国在国际市场中的技术优势，还为未来更大规模的商业化应用铺平了道路。
结语
中国在光刻机核心部件“KBBF晶体”领域的技术突破，让世界见证了科技自强的力量，从受限于技术封锁到实现反超，中国用实力打破了西方的技术垄断。
陈创天院士和他的团队不仅为中国在高端科技领域奠定了领先地位，也让世界看到，只要坚持创新，技术的高峰终将被攀登，
参考文章
成都科协《KBBF——独一无二的“中国晶体”！封锁美国15年》
中科院物理所2024年10月8日《逆境中长出的“中国牌”晶体》
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