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是計算機產業。沒錯,計算機產業是很重要,但在眼前有更重要的,那就是能源專案,也就是太陽能光伏電板。
在太空中,最廉價也最方便的能源就是太陽能了,而太陽能電池板就需要矽晶圓,越是高品質越是大塊的矽晶圓,其能量轉換率就越好。但是在地球上很難生產出大塊的矽晶圓,而且價格也非常感人,不利於推廣。
此外,就是文德嗣準備儘快建成計劃中的軌道太陽能發電站了。但是,這個日光發電廠也有個問題。在火箭時代,最大的問題就是怎麼把材料打到軌道上去。現在這個問題由於通天橋完成而解決了。剩下的問題就是,如何才能搞到夠多與夠便宜的光伏電板?
太陽能光伏電板,目前產量夠高也最廉價的是矽基光伏電板,也就是用矽晶圓製作的光電板。但是說最廉價,也只是與其他正在研發中的光電板相比,其價格本身還是很昂貴的。拿來建一座電站,那麼造價將會是核電站的數倍之多。因此必須研究降低價格的方法。而最直接的方法,就是加大晶圓的產量與生產效率,或者說,加大晶圓的直徑。
當然,也可以用便宜的塑膠來製作光伏電板,但是這玩意兒就和塑膠光纖一個道理,除了價格便宜和可以隨意彎曲之外,轉換率遠遠低於矽晶圓。這樣算起來,價效比最高的仍然是矽基光伏電板。
矽晶圓是指製作矽半導體所用的矽晶片,狀似圓形,故稱晶圓。矽晶圓就是“單晶矽”,生產原料就是地面隨處可見的砂子(主要成分二氧化矽),當從砂子內萃取出所需的矽元素後,經還原等處理,可萃得約98%粗晶體,再經純化過程,可得純化多晶矽,其形狀為粒狀或棒狀,純度高達五個九以上,即99。999%以上。
然後再將此多晶矽融化,並在熔融液內摻入一小顆矽晶體晶種,再慢慢拉出可形成圓柱狀的單晶矽晶棒。由於矽晶棒是由一顆小晶粒在熔融態的矽原料中逐漸生成,此過程稱為“長晶”。矽晶棒再經過研磨,拋光,切片後,即成為製作積體電路和光伏電板的基本原料矽晶圓片,這就是“矽晶圓”。
矽晶棒所切割出的晶圓中,品質較好的,稱為生產晶圓,更高階的稱為磊晶圓。生產晶圓及磊晶圓幾乎都集中在矽晶圓棒的中間部分。頭尾兩端所切出的晶圓,出現瑕疵的機會較大,通常用做非生產用途,稱為測試晶圓,測試晶圓通常送回工廠再加工成再生晶圓。
最後品質過關的矽晶圓送至晶圓廠內製造晶片電路,每塊矽晶圓上可翻製出數以百計的相同矽晶片。這些晶片電路再經封裝測試等程式,經過複雜的化學和電子過程處理後,其上佈滿著多層精細的電子線路,便成為市面上一顆顆的積體電路。而如果要用在太陽能板上,可以整塊圓形晶圓直接拿來用,或者切割成較小的方塊。
不過在地球上,生產這種矽晶圓很難,直徑越大的難度越高,這可是高科技。在二十一世紀初,能夠量產的也就是直徑十二英寸(300毫米)的矽晶棒,最大的也不過十四英寸(360毫米)。因為它的生產要受到重力影響,直徑每提升一點,都要付出巨大的代價。但是在無重力的天空中,這一切都不再是問題。從理論上說,其直徑增長是無限的。
而目前中國的技術,工廠中能夠長出的矽晶棒是250毫米(十英寸)的等級,實驗室中則可以生產300毫米晶圓,勉強能達到21世紀初的水平,在文德嗣看來,這是屬於非常初期的層次。最重要的是,價格還是很難讓人接受。
因此在通天橋的最後測試還未完城,中國半導體研究所的晶圓實驗室便奉命將一套完整的生產裝備裝入了一個貨倉中。當天宮一號建立完畢後,這個軌道晶圓實驗室便被髮射上去,與天宮一號對接,開始軌道晶圓生長實驗。
軌道晶圓實驗室與其他工廠不同,長晶是需要重力的。雖然無重力也可以長晶,但這樣長出來的是“矽晶球”而不是“矽晶棒”,在加工上會有些麻煩,同時浪費也比較多。因此,軌道晶圓實驗室被接在一個轉軸上,與另一個生產實驗室的艙組遙遙相對,以電力驅動緩緩旋轉,是天宮一號中比較少的幾個重力實驗室。當然,旋轉速度經過調整,並不是全重力,而是僅僅只有百分之一到十分之一重力,0。01~0。1g的程度。這個實驗室的重力是可以很容易調整的,只要調整轉速就行了。軌道晶圓實驗室的工程師便是在這種情況下開始進行長晶實驗。
而他們最後得到的結果極為驚人,那是大大小小不同的矽晶棒,其中最大的為直徑兩米,長十二米,重達八十八噸的巨大矽晶棒。其實還可以做得更大的
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