最近幾年的中美貿易戰越演越烈，美國以保護國家安全為由加強禁令，導致華為被動地出現了芯片危機，甚至有可能被逼入絕境。作為中國的優秀企業，華為擁有著全國領先的技術。但為什么美國的一紙制裁書，就能卡到華為的脖子呢？難道華為無法自己制造芯片嗎？當然不是，問題的關鍵，在于小而精這一點上。華為自己制造的芯片大概在7納米和14納米左右，而禁令之前，華為與臺積電合作生產的芯片，其最小制程已經有望達到5納米左右。這東西是越小越金貴，禁令一出，華為只能找別家合作，但就是做7納米也蠻費勁的。那么臺積電有的東西一定是我們所缺少的，這東西是什么呢？這就要從芯片的制造技術說起了。

談到芯片的制造，就不得不說說光刻機這個東西。它是一種能夠制造出芯片的高端精密儀器。光刻機，顧名思義，就是用光學技術把各種各樣形式的電路刻在晶圓上面，之后再使用精密的儀器順著刻出來的樣子繼續加工，最后得到小而精的芯片，它可以完成大量的、復雜的運算，可以處理很多任務。它可以放在電視、電腦、手機里，沒有這種東西，現代社會的很多電子產品就無法小型化、功能也無法復雜化。由此可見，作為它的制造儀器光刻機，顯然成了芯片產業中最昂貴且技術難度最高的機器，好幾億美金一臺的價格都算便宜的。

光刻機

可是光刻機昂貴在哪里呢？既然它是整塊芯片的靈魂刻刀，那么它的關鍵就在一個“刻”字上，究竟有多鋒利的刀刃，能刻出這么小而精的芯片？世界上最鋒利的刀刃，不是金屬而是激光。光刻機使用了光學技術，它最核心的東西就是用某種材料來控制光源，來達到我們想要的效果。也就是把光變成刀刃。

我們常見的光源有可見光和紫外光，其中紫外光又叫做UV，它能殺菌消毒，但同時對眼睛有很大的殺傷力，是肉眼不可直視的光源。而目前世界上發現的，比紫外光更具殺傷力的光源便是深紫外光和極紫外光，又稱DUV和EUV。這些光源按照波長來比較，EUV是波長最短的光源。波長越短的光，其頻率越高，如果利用起來進行聚焦，則可以變成激光束來進行切割，它可以使被照射的材料迅速熔化，并且借助與激光束同樣高速的氣流吹掉熔融物質，從而實現切割的目的。如果我們的要求更精密，不是切割而是雕刻呢？這就是光刻的原理。

目前為止，波長最短的EUV光源，所產生的激光所雕刻的芯片，精度更高。除了光源本身以外，將光源利用起來進行聚焦、折射、甚至改變其波長和頻率的光學晶體材料，也成了這類精密儀器的核心部件，甚至對于所有激光類儀器，都起著至關重要的作用。

然而，美國的禁令一出，華為和臺積電無法再合作，轉而與中芯國際合作制造芯片。不久后媒體就捕捉到中芯國際從荷蘭進口了一臺大型光刻機，通過出口加工區場站兩道閘口進入廠區，當時給了業界很大期望，但后來才知道也只是DUV光刻機。而荷蘭最先進的EUV光刻機，一直受到美國的阻攔，始終不肯賣給中國。

如果你了解中國光學晶體材料的歷史，就不難看出，這些卡中國脖子的行為，也可能是美國為了雪恥，而進行的報復。因為早在20世紀80年代，中國就曾經發明了領先于世界的，非線性光學晶體材料，并且在當時禁止了這項產品和技術的外傳。換句話說，在激光科學領域，中國先卡過美國的脖子。

中國的非線性光學晶體研究之路，是由幾代科研人員前赴后繼，所開創出來的奮斗之路，是中華民族在落后屈辱中，不斷地進行努力和抗爭的道路。1978年，陳創天博士首次發現并合成了BBO晶體，也是第一塊“中國牌”非線性光學晶體，引起了世界激光學界的關注。在當時，成了熱銷品，世界上80%的BBO都是中國制造！

1987年，第二塊“中國牌”非線性光學晶體，即LBO晶體。由陳創天的學生吳以成研制成功。作為非線性光學晶體的傳承人，吳以成整整研究了三年。他和他的導師陳博士，樂觀平和，從不以研究為累、為苦。在他們看來，為中國造出性能更好的非線性光學晶體，哪怕拼了命，也是值得的。師徒二人發明的“中國牌”晶體，廣泛應用于激光技術領域。還被美國雜志評選為1989年世界十大激光高科技產品之一。

而此時的陳創天，帶領著他的團隊，精益求精地又向前邁出了一大步。當時在國際同行中流傳著一種說法，說是激光的波長不可能再小于200納米了。然而陳創天團隊卻在1990年的時候發現了一種能夠產生最短激光波長為184.7納米的晶體。經過多次試驗，最終成功地合成了這種晶體，因為它是由氟代硼鈹酸鉀合成的，因此取每個化學元素首字母來給它命名為KBBF晶體。陳創天發現BBO和LBO雖好，但卻只是把近紅外光轉化為可見光和近紫外光，無法產生深紫外光。只有KBBF晶體才完美地達到了這一目的。

而深紫外非線性光學晶體是激光器的關鍵光學元件，且其綜合性直接決定著激光器輸出深紫外激光的光束質量和轉換效率。通俗點說，就是它可以是一個高級磨刀石，可以把光做成你想要的刀，想讓它有多鋒利它就會有多鋒利。KBBF晶體是高端光刻機、激光光譜儀甚至是激光武器的核心元件，它的性質和質量，直接決定了這些精密儀器或者戰略性武器的質量和精確程度。經過大國工匠多年的努力奮斗，深紫外時代開始了。KBBF晶體在國際上一面市就引起了世界的震動，一時間又成了搶手貨，一小塊就高達好幾萬美元！

當時的中國很快便意識到了KBBF晶體可以用于軍事用途的戰略意義，進而對該材料進行了禁售和技術封鎖。至此，一向傲慢的美國人慌了，小到教學科研和醫療設備，大到激光武器，凡是跟KBBF晶體有關的項目都因為中國禁售而被卡了脖子。美國人找陳創天以高價買KBBF晶體，直接被拒絕：不賣。美國人又希望用極高的薪水挖走陳創天，得到的答復也是直接被懟：不去。以至于美國《自然》雜志大吐苦水，發表了一篇文章，就叫做《中國藏起了這種晶體》。

KBBF晶體

隨著光刻、激光加工以及激光光譜儀等等這些激光科學的飛速發展，KBBF晶體材料作為激光技術及光電子技術核心材料之一，在激光存儲、激光通信、激光制導、激光慣性約束核聚變等領域都具有著重要的應用。美國人沒轍了，不知投入了多少人力物力財力，也開始“自主研發”。經過了15年的時間，最終于2016年，才研制出KBBF晶體，突破了中國的封鎖。

在美國人著急研發的時候，追求完美的陳創天博士和他的團隊依然馬不停蹄，繼續對KBBF晶體進行了大量的研究工作，力求在這個過程中發現更多性能更優良的光學晶體材料。

由于KBBF晶體的合成材料中有一種叫做鈹的化學元素有劇毒，以此為研究方向，陳創天于2015年，發現了LSBO晶體，這是一種新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料。可以替代含有劇毒物質鈹成為下一代深紫外線非線性光學晶體材料。但沒有想到的是，三年后，陳創天博士便因病逝世。一代科技巨匠悄無聲息地隕落了，這將成為我國在科技領域的重大損失。然而，中國的科技工作者們并不會因此而停下前進的腳步，材料科學很重要，誰掌握制作設備的工藝，誰就更先進。每個國家都有自己的強項，掌握的強項越多，被別人卡脖子的機會也就越少。

鈹

中國的激光技術雖然暫時領先于世界，但從美國突破技術封鎖和華為事件來看，中國科學家們未來還有很長的路要走。通過科技工作者的共同努力，目前已經發現的一系列新的KBBF族晶體，這其中有不少更優良的材料。比如RABF晶體，其合成材料用鋁元素取代了有劇毒的鈹元素。ABBF晶體與KBBF晶體的結構相同，同時保留了KBBF族晶體其他的性能特點，通過水熱法進行生長，雙折射率與KBBF晶體也十分接近。

中國晶體材料事業來之不易，經過這么多年的努力，已經在國際上有影響了，而且是世界領先水平。從“中國牌”晶體的發展歷程來看，中國在光刻技術方面還是有著堅實的基礎的，中國還有很大的上升空間。只要國家有決心，將來一定能夠攻克光刻機技術。只有把EUV光刻機研制出來，華為這樣的優秀企業，才能不被禁令所掣肘。希望我國的晶體事業，能夠繼續創造輝煌。

KBBF族晶體

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