厚达半米的防爆金属门在液压铰链的驱动下,缓缓向两侧退去。
门内是恒温恒湿、洁净度达到Class100级别的“深蓝区域”。
三十五名学员屏住呼吸,他们脚下的防静电地板并不是常见的白色,而是深邃的藏青色。
头顶的照明系统经过特殊光谱过滤,呈现出一种冷静的淡黄色调,这是为了防止紫外线对某些光敏材料产生干扰。
没有欢呼,甚至没有脚步声的拖沓。
这群刚刚从地狱模拟舱里爬出来的幸存者,此刻表现出了极高的纪律性。
他们知道,能站在这里,意味着他们已经不再是普通的技术员。
韩栋走在最前面,他的背影挺拔,倪光楠与他并肩而行。
“很多人觉得,工业的尽头是巨大的高炉,是万吨水压机。”倪光楠适时说道。
“但那些只是一部分,庞大只是工业的肌肉,这里才是工业的神经末梢。”
他停在一块巨大的落地玻璃幕墙前。
幕墙内,一台外形怪异的机器正静静地趴在巨大的基座上。
它没有外壳,无数银色的管线和金色的电路板裸露在外,像是一个被剥去了皮肤的精密生物。
最引人注目的是机器中央那两个正如镜面般光滑的方形平台。
“双工件台光刻机运动系统验证机。”
倪光楠平静地报出了那个在1995年足以让西方科技界地震的名字。
马千里的瞳孔瞬间收缩至针尖大小。
即使是做电机的,他也知道光刻机意味着什么。
那是半导体工业皇冠上的明珠,是人类精密制造的极限。
而双工件台,据他所知,目前连光刻机霸主尼康和佳能都还在实验室里摸索单工件台的效率极限。
“开始演示。”韩栋对着操作台下达指令。
没有任何预警。
玻璃墙内的两个方形平台突然动了。
快。
快到视觉产生残留。
左边的平台承载着模拟晶圆,在水平方向上做出了一个瞬间的位移。
如果不看旁边的高速摄像机回放,肉眼甚至以为它根本没动,只是闪烁了一下。
“加速度4G,定位精度2纳米。”倪光楠看了一眼旁边跳动的数据屏。
2纳米。
这个数字像一颗子弹击中了在场所有人的心脏。
一根头发丝的直径大约是6万纳米。
2纳米,意味着这台机器在高速狂奔之后急刹车,误差只有一根头发丝的三万分之一。
“这不科学。”
小刘忍不住出声,他推了推鼻梁上滑落的眼镜,脸几乎贴到了玻璃上。
“这么大的加速度,惯性去哪了?机械传动会有背隙,滚珠丝杠会有热变形,就算是最好的直线电机,在急停瞬间也会有微米级的震荡。
它是怎么做到死死钉在2纳米这个位置上的?”
这是物理学的拷问。
动能不会凭空消失,震动必须被吸收。
倪光楠赞许地看了一眼小刘:“问到了点子上,看底座。”
小刘和马千里同时将目光下移。
在那个光滑的镜面平台下方,并不是传统的机械导轨,也没有滚珠和滑块。
平台仿佛是悬浮在基座之上的。
“气浮?”马千里皱眉。
“气浮轴承确实没有摩擦,但气浮的刚性太差。
像刚才那种4G的加速度,气膜会被瞬间压缩,平台会像气垫船一样晃动,根本不可能稳定在2纳米。”
“普通的气浮确实不行。”
倪光楠按动手中的控制器,大屏幕上显示出了工件台底部的剖面结构图。
那是一张密密麻麻如同蜂窝般的复杂图纸。
“不只是向外吹气。”倪光楠指着那些红蓝相间的孔洞。
“在吹气孔的旁边,布置了高负压的吸气孔。
推力和吸力同时作用,在平台和基座之间形成了一层极高刚度的预加载气膜。”
“但这还不够。”
倪光楠手中的光点移动到那些极其微小的传感器节点上。
“当平台加速时,后方的气膜压力会瞬间增大,前方的压力会减小。
我们在底部埋设了三千个压力传感器,配合高速压电陶瓷阀门。
在平台运动趋势产生的0.0001秒之前,系统就会主动调整每一个气孔的出气量。”
“动态压力自适应。”
马千里喃喃自语,他脑海中迅速构建出了相应的力学模型。
这哪里是机械运动。
这是一场在微观层面上进行的博弈。
成千上万股高压气流,在算法的指挥下,像无数只看不见的手,死死地托住那个平台。
每一次急停,都是数千个阀门同时动作的结果,用气压的精准变化去抵消惯性力。
这需要的算力,简直是天文数字。
韩栋开口,他的声音打断了学员们的沉思。
“不是靠把铁铸得更厚,而是靠把控制做得更细。”
队伍继续向前移动。
李刚,那个来自攀枝花基地的材料狂人,并没有像其他人那样关注运动控制,他的眼睛死死盯着那个基座。
当所有人都在惊叹于速度时,他看到的是温度。
深蓝区域的环境温度控制在20.00摄氏度,波动不超过0.01度。
但在如此高强度的电机驱动下,任何金属都会发热,热胀冷缩是材料的物理铁律。
哪怕只有0.1度的温升,对于钢铁来说,也会产生微米级的形变。
而在2纳米的精度要求下,微米级的形变就是灾难。
“那个基座……”李刚指着那一整块黑灰色的底板,“不是花岗岩。”
花岗岩虽然稳定,但热传导率太低,一旦局部受热,热量散不出去,就会导致内部应力不均,发生翘曲。
“看出来了?”韩栋走到李刚身边。
“颜色不对,纹理也不对。”李刚咽了口唾沫。
“而且刚才电机全功率运行了十分钟,红外热像仪显示基座表面温升只有0.002度。
金属做不到,石头也做不到,这是什么?”
“碳化硅陶瓷基复合材料。”倪光楠揭开了谜底。
“这是启航材料实验室,用了八个月时间烧结出来的。”
“它的热膨胀系数只有铸铁的十分之一,刚度却是钢的三倍。
更重要的是,它的导热性极好,能瞬间把电机产生的热量传导到冷却液中带走。”
李刚的手指微微颤抖。
他想去摸一下那个基座,但他知道那是绝对禁止的。
这就是他一直追求的终极材料。
他从未想过,那些泥土里的元素,提纯、重组之后,能变成如此科幻的存在。
韩栋站在那台价值连城的原型机面前,目光扫过在场的三十五张年轻面孔。
“设备是死的,环境是活的。”
韩栋指了指脚下的地面。
“如果现在燕京发生4级轻微地震,或者仅仅是隔壁车间有一台重型冲压机违规启动,地面的震动传导到了这里。
这台正在以4G加速度狂奔、离地间隙只有10微米的精密平台,会发生什么?”
众人的呼吸一滞。
“气膜刚度虽然高,但它是软连接。”马千里反应最快。
“地震波属于低频大振幅干扰,如果超出气膜的调节范围,平台会瞬间撞击基座。”
“没错。”韩栋点头。
“哪怕只是轻轻擦一下,这台造价两亿的机器就报废了,而在实际工业生产中,你无法保证永远没有震动。”
“现在,我要你们在五分钟内,给出一个解决方案。”韩栋抬起手腕看了看表。
“假设地震波还有0.1秒到达,如何在不损坏任何部件的前提下,让这台高速运动的机器瞬间锁死?”
0.1秒。
这不仅仅是技术问题,这是生死时速。
现场陷入了寂静。
“机械抱闸?”一个来自洛城厂的学员试探着说,“像汽车刹车一样,用摩擦片夹住?”
“不行。”小刘立刻反驳。
“机械抱闸反应时间至少要50毫秒,而且摩擦会产生颗粒污染,磨损碎屑会毁了整个洁净室,更别说瞬间的冲击力会直接把导轨扭断。”
“电磁吸力呢?”李刚提出,“直接给直线电机通入反向直流电,把它吸在基座上?”
“热量。”马千里摇头。
“瞬间的大电流会产生焦耳热,虽然基座是碳化硅的,但工件台本身有很多铝合金部件。
局部高温会导致热变形,等地震过去,机器精度也废了。”
时间一分一秒过去。
常规的思路,机械的、电磁的,都被一一否决。
要么太慢,要么太脏,要么太热。
韩栋的面色平静,没有任何提示的意思。
这道题在启航内部也是攻关了一周才解决的难题,他在逼这些人的极限。
“不能硬碰硬……”马千里盯着那个气浮结构图。
气浮是靠气压把平台托起来。
既然气能把它托起来……
马千里的眼睛突然亮了。
“真空。”马千里猛地抬头,看向韩栋。
“不,不是真空,是反向压力!”
“继续说。”韩栋的眼神动了一下。
“现在的结构是推力和吸力平衡。”马千里语速极快,生怕灵感溜走。
“地震来临前0.1秒,传感器肯定先检测到P波。
这时候切断所有正压供气孔,同时把所有的负压吸气孔功率开到最大!”
“你是想把它吸死在基座上?”小刘质疑道,“那还是硬接触,会撞坏表面的。”
“不!不会撞坏!”
马千里指着那些微米级的气孔。
“在切断供气的一瞬间,向正压孔里注入高粘度的惰性气体,或者……或者是某种流体?”
他卡住了。