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鹏程20（第1页）

鹏程-20

函件内容简洁而沉重：某型重点国産大飞机（代号“鹏程-20”）的航电系统核心控制芯片，在极端环境——高低温循环丶强振动丶长时间运行——下的可靠性测试中，故障率远超设计指标，严重威胁项目节点！

初步分析，问题极可能出在芯片本身的质量，而芯片的良品率与长期可靠性，追根溯源，与其基础材料——高性能矽衬底的质量密切相关。

该项目部分采用了进口芯片，但核心飞控芯片为体现自主可控，指定使用国内某骨干器件厂（“华微电子”）基于国産材料流片的産品。

华微反馈，其芯片制造工艺已尽全力优化，问题根源直指上游的矽材料性能瓶颈——特别是在载流子迁移率丶氧含量控制丶缺陷密度等方面，与国外顶尖産品存在差距，导致制造出的芯片在复杂苛刻的航空环境下性能衰减过快丶软错误率升高。

公函最後，是航空部门领导的亲笔签名和殷切期望：“陆向真同志并新材料研究所：‘鹏程-20’事关国家航空工业崛起与国防安全，芯片乃其‘大脑’，材料乃芯片之基。望你所发挥引领作用，集中力量，限期攻关，务必解决此‘卡脖子’难题，为我大飞机翺翔蓝天提供最坚实的‘中国芯’支撑！时间紧迫，盼复！”

陆向真握着这薄薄几页纸，却感觉重逾千钧。

她立刻召集何沁丶王世钧丶江晓等核心骨干紧急会议。

会议室气氛凝重。

陆向真将公函内容通报後，直接切入技术核心：“航空级芯片，不同于普通商用芯片。它对材料的要求几乎是苛刻的：极高的可靠性丶长时间寿命丶应对极端温度变化和剧烈机械振动的稳定性。任何微小的材料缺陷——位错丶氧沉淀丶金属杂质丶电阻率不均匀——在平时或许无关紧要，但在万米高空丶极端环境下，都可能被放大，导致芯片功能失效，酿成灾难性後果！”

她目光扫过在场每一位专家：“我们之前的4英寸矽片，满足了普通民用和部分军用的需求，但距离航空航天的顶尖要求，还有距离。尤其是载流子迁移率丶缺陷控制水平丶以及材料在各种应力下的长期稳定性。”

“所长，问题是，航空芯片的要求指标，很多已经接近甚至超出了我们目前检测设备的极限。”何沁眉头紧锁，拿出了一叠数据，“这是华微提供的失效芯片分析报告和我们自家矽片的对比数据。很多失效模式很隐蔽，是长期老化或应力累积後才显现。”

“设备不够，就想办法改造。精度不够，就靠经验和理论弥补。”王世钧道，“当年搞锆合金管丶搞单晶炉，哪次条件够？不都闯过来了？洋人能搞出来，我们肯定也行！”

“王总工说得对，但不能蛮干。”江晓如今已是独当一面的技术中坚，她冷静地分析，“航空芯片材料的关键，在于‘极致均匀’和‘极致纯净’，以及对抗热疲劳和机械疲劳的‘极致稳定’。这要求我们从多晶矽原料提纯丶晶体生长热场设计丶冷却过程控制丶以及後续的晶圆加工每一个环节，都必须有质的提升。特别是……”

她顿了顿，看向陆向真，“氧含量的精确控制及其在後道热处理中的行为。”

陆向真赞许地点头：“江晓抓住了要害。氧在矽中是一把双刃剑。过少，矽片机械强度不够，易翘曲；过多或在後续工艺中形成不当氧沉淀，会成为载流子复合中心，导致漏电增加，器件性能退化。航空芯片要求在整个矽片内部，氧含量及其分布形态必须高度均匀和稳定。”

她站起身，走到黑板前，拿起粉笔：“这不是一次简单的工艺优化，这是一次需要多学科丶多技术领域协同的系统性突破。我初步判断，我们需要在以下几个方向同时发力：

第一，原料端：高纯多晶矽的纯度必须再上一个数量级，特别是某些特定金属杂质，如铜丶铁丶金，必须控制在ppt级别以下。王世钧，你负责，联合化工部门，必须攻克超高纯精馏和还原技术。

第二，晶体生长端：热场设计必须再次革新！我们需要更精密丶更稳定的温度控制，更优化的磁场应用策略，以抑制熔体对流，减少杂质分凝，获得氧含量和电阻率空前均匀的单晶。江晓，你牵头，林翰民林老顾问的理论支持至关重要，成立热场模拟优化小组。

第三，晶圆加工端：切割丶研磨丶抛光丶清洗……每一步都可能引入损伤和污染。我们需要开发超低损伤的切割技术丶更高效的清洗配方和工艺，确保晶圆表面和亚表面完美无瑕。何沁，你负责，成立加工工艺攻关组。

第四，表征检测端：必须建立能够评估航空级矽材料长期可靠性和极端环境性能的检测方法与标准。这是我们的眼睛，眼睛不亮，一切白费。我亲自抓，成立检测方法开发组。

第五，与下游协同：我们必须与‘华微电子’深度绑定，从材料研制之初就引入芯片制造的需求和失效模型，实现‘材料-设计-制造’一体化协同优化。我会亲自与‘华微’对接。”

任务分解下去，整个研究所再次高速运转起来。

每个人都知道，这不仅仅是一项科研任务，更是一项不容有失的政治任务，关系到国之重器的蓝天梦。

然而，攻关过程远比想象中艰难。

王世钧带队扎在合作化工厂，几乎重造了精馏塔和还原炉的内胆材料与结构，经历了数次小规模爆炸和泄漏事故，才勉强将某些关键金属杂质的含量逼近了理论极限。

但稳定性依然不够，批与批之间差异明显。

江晓带领的热场模拟小组，在林翰民近乎不眠不休的指导下，计算了上百种热屏结构和磁场配置方案。

每一次单晶炉改造都耗费巨大，但拉出的矽棒总是在某些参数上不尽如人意——不是氧浓度波动超出千分之三的苛刻要求，就是电阻率均匀性在边缘区域出现恶化。

何沁的加工组同样进展缓慢。现有的切割线和研磨液总会留下微米级的损伤层，而航空芯片要求的是纳米级甚至原子级的光滑表面。抛光液的配方调整了上百次，总是难以兼顾去除率和表面粗糙度。

检测组的进展更是令人焦虑。

如何模拟芯片在飞机上长达数万小时丶经历无数次高低温循环和振动的老化过程？如何精确测量那些深藏在晶格深处的丶可能在未来某一天才爆发的“潜伏缺陷”？

现有的设备和方法几乎无能为力。

更糟糕的是，外界并不平静。

当年参观过的那个西方代表团中的某些人，通过学术渠道和行业会议，似乎嗅到了共和国在航空芯片材料上遇到的困境。一些并不友善的言论开始流传：

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