領先美國15年的KBBF晶體,光刻機的核心元件

2020年11月08日18:32:05 軍事 1692

2016年2月美國APC(先進光學晶體公司)發佈鄭重聲明,宣布該公司已經和克萊門森大學合作,研製出了KBBF晶體(氟代硼鈹酸鉀),突破了從2009年開始,中國壟斷的這種具有戰略意義的晶體。並且他們聲稱,自己製造的晶體可以和中國製造的晶體相媲美,在部分關鍵技術領域甚至超過中國,這將有力提高美國的國防水平,打破中國長期以來的技術封鎖。

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看到這樣的消息應該不少人都會有點錯亂吧。畢竟美國的科技發展比中國先進了不少,在許多人看來美國的科學技術就是碾壓中國。不過事實上,中國人才眾多,雖然目前整體仍舊沒有辦法和美國比較,但在某些特定領域上,中國已經完全超過了美國。就比如這次說到的KBBF晶體,它的作用就遠超你的想像。

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CPU芯片的核心技術是中國欠缺的,主要是因為中國難以製造出光刻機,它是生產大規模集成電路的核心設備。想要製造和維護光刻機,都需要高度的光學和電子工業基礎。世界上也只有尼康、佳能、歐泰克、SUSS、ASML等少數企業能夠掌握。因此光刻機的價格昂貴,一般一套設備需要在3000萬到5億美元之間。不過很少人知道的是中國雖然還沒有掌握光刻機技術,但卻掌握了光刻機的核心部件,那就是KBBF晶體。

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KBBF晶體是什麼呢?

它的物理學名叫做氟代硼鈹酸鉀晶體,這是一種應用於光發射電子顯微鏡,超大功率激光器的非線性晶體。21世紀以來,激光被譽為最快的刀,能夠執行各種各樣的高精度任務。因此人類對於激光的要求越來越高。而KBBF晶體就是一種。能夠將激光轉化為史無前例的176納米波長激光,是現階段全球唯一能夠立即存儲超頻,造成深紫外線激光的非線性光學晶體。是紫外線光唯一能夠用的晶體,在民用的領域上,它能夠修建超高像素的光電子能譜儀,納米管精確測量和光刻技術等前沿科學研究。

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那麼這樣的核心技術,中國是如何掌握的呢?

這就需要提到陳創天老先生,這個中國科學院院士,一生都在從事非線性光學材料機構和性能的研究。並在1983年,研發出了KBBF大晶體的製造技術,引起了國際的巨大反響。但早期中國並不知道這個東西的價值,從1980年代開始積累相關技術,它一開始主要應用於激光研究,中國發揮了大國風範。向全球科研機構開放供應。不過, 隨着研究的深入。

在2009年,中國意識到這種晶體的戰略意義。隨即停止對外出口,突然而來的技術封鎖,讓美國人一下就傻了眼。為此 美國《自然》雜誌甚至專門發了一篇《中國藏起了這種晶體》以此來表示這種這種晶體的重要性。

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中國禁止出口,但KBBF晶體的未來發展潛力大。美國自然不可能放棄,因此從2009年之後,他們就投入數百億美元進行研發,誓要突破中國的技術封鎖。這也是該公司突破該晶體的技術後,會這麼興高采烈的原因,美國作為國際大國,他們從來都不願屈尊於別人之下。

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那麼他們製造出這種晶體對中國有影響嗎?事實上,是有的!

但影響似乎也不算大,KBBF晶體雖然被寄以厚望,但這個晶體很難作用民生領域,原因就在於目前KBBF晶體含有劇毒鈹,並且其晶體層狀生長習性嚴重。所以更多的情況下,這個晶體主要應用在軍事領域上,就比如某某類型的激光武器和激光反導。就需要藉助這種晶體的作用。同時在一些航天航空領域上,這個晶體也有着獨特的作用。據了解,嫦娥3號就使用了這種晶體,用來實現航天中的高精密度任務。

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不過,KBBF晶體並非完全不能普遍應用在民生領域,只需要解決這兩點問題,它就會能夠得到普遍的應用。讓工業體系更上一層樓,問題的關鍵就是尋找新型深紫外NLO晶體材料。尋找那種無公害,並且能夠延長使用壽命的新型材料。因此,中國自從2009年開始禁止出口KBBF晶體後,就不斷在對此進行研究。

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