通往超精密抛光工艺之巅 路阻且长

在茫茫宇宙中，一个类金属合金宇宙探测器以超强光速横过，它由被强互作用力失灵的质子与中子包含，因表面意味著平滑而可以光线一切电磁波，并且无坚不摧……这是刘慈欣在科幻小说《三体》中提及的一种名为“水滴”的宇宙飞行器。事实上，人类对“意味著平滑”的执着也早已从科学幻想改变为实践中，比如推展“集成电路合体革命”的超强仪器打磨技术。

像《三体》中叙述的一样，当前尤为先进设备的化学机械抛光（chemical mechanical polishing，CMP）技术也已转入原子尺寸级。而当电子工业强国争相登顶或抵达这一工艺巅峰之时，我们却还不能云彩。现代电子工业，超强仪器打磨是灵魂物理打磨是上世纪80年代之前尤为常用的打磨技术，但是电子工业的高速发展对材料器件的尺寸、平整度明确提出更加苛刻的拒绝。

当一块毫米厚度的基片必须被做成几十万层的集成电路时，传统老旧的打磨工艺早已相比之下无法超过拒绝。“以晶片生产为事例，打磨是整个工艺的最后一环，目的是提高晶片加工前一道工艺所留给的微小缺失以获得最佳的平行度。”中科院国家纳米科学中心研究院王奇博士向科技日报记者讲解。

今天的光电子信息产业水平，对作为光电子基片材料的蓝宝石、单晶硅等材料的平行度拒绝更加仪器，早已超过了纳米级。这就意味著，打磨工艺也已随之转入纳米级的超强仪器程度。

超强仪器打磨工艺在现代制造业中有多最重要，其应用于的领域需要必要解释问题：集成电路生产、医疗器械、汽车配件、数码配件、仪器模具、航空航天。王奇说道：“超强仪器打磨技术在现代电子工业中所要已完成的愿景，某种程度是平缓化有所不同的材料，而且要平缓化多层材料，使得几毫米见方的硅片通过这种‘全局平缓化’构成上万至百万晶体管构成的超大规模集成电路。例如人类发明者的计算机从几十吨逆身兼现在的几百克，没超强仪器打磨敢，它是技术灵魂。

”核心技术被雪藏，国内市场需求受制于人浙江晶盛机电股份有限公司是我国电子制造业追赶“全局平缓化”的开路先锋之一，公司多年专门从事打磨工艺研发的技术主管孙明告诉他记者：“如果把打磨工艺比作做到煎饼，卡我们脖子的就是锅，别人的锅不粘锅底，而我们做到将近。”孙明所说的“锅”就是抛光机的核心器件——“磨盘”。超强仪器打磨对抛光机中磨盘的材料包含和技术拒绝几近严苛，这种由类似材料制备的钢盘，不仅要符合自动化操作者的纳米级精密度，更加要不具备准确的热膨胀系数。

当抛光机处在高速运转状态时，如果热膨胀起到造成磨盘的热变形，基片的平面度和平行度就无法确保。而这种无法被容许再次发生的热变形误差不是几毫米或几微米，而是几纳米。目前，美国日本等国际顶级的打磨工艺早已可以符合60英寸基片原材料的仪器打磨拒绝（科超大尺寸），他们据此掌控着超强仪器打磨工艺的核心技术，牢牢地做到了全球市场的主动权。

而事实上，把握住这项技术，也就在相当大程度上掌控了电子制造业的发展。孙明讲解，日本产抛光机的研磨盘皆为自定义，不展开批量生产，必要容许了他国仿造；王奇也告诉他记者，美国的打磨设备销往中国，价格一般都在1000万元以上，而且销售订单早已排至2019年年底，此前不拒绝接受任何订单。“面临如此森严的技术封锁，我们很缓，春秋时期，鲁班为人类发明者石磨助力了农耕文明，如今我们的电子工业变革却再度被一种磨盘卡住了脖子。

但是再行缓，目前我们还得等，要么等进口，要么自律研发。”王奇说道。登顶技术巅峰，求人不如欲己只不过在超强仪器打磨领域内，中国并非没什么建树。

作为一套技术拒绝极高的制备工艺，超强仪器化学机械抛光工艺精必需由设备和材料（抛光液）构成，二者缺一不可。2011年，王奇博士团队研发的“二氧化铈微球粒度标准物质及其制取技术”取得中国石油和化学工业联合会技术发明者一等奖，涉及纳米级粒度标准物质取得国家计量器具许可和国家一级标准物质证书。二氧化铈新材料的超强仪器打磨生产试验效果乘势领先于了国外传统材料，空缺了该领域空白。

但是王奇说道：“这并不意味著我们早已登顶到了这一领域的顶峰，对于整体工艺来说，只有抛光液而没超强仪器抛光机，我们最少还只是买材料的。”孙明指出，具体现代电子工业生产生产的明确拒绝，才能找准攻下超强仪器打磨工艺的方向：“打磨工艺必须符合目前电子工业生产的拒绝，可以总结为超强仪器、大尺寸。

有了顶级的打磨材料意味着是基础，以此为基础，我们还必须分两步走，首先解决问题磨盘问题，其次解决问题打磨面积不断扩大问题。”孙明讲解，美国、日本抛光机磨盘的材料包含和制作工艺仍然是个谜。换言之，出售和用于他们的产品，并不代表可以仿造甚至拷贝他们的产品，这是两回事。

“用什么材料和工艺才能制备这种热膨胀亲率较低、耐用度低、研磨面超强仪器的磨盘，是我们首先必须集中力量攻下的技术难题，这个问题一旦解决问题，60英寸打磨作业面也将仍然是梦想。而这样的核心技术，总有一天无法确信从别人手中取得，除了依赖自己，我们别无选择。

”孙说明。

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