在家休息了两,吕辰来到红星轧钢厂。
先来到自动化控制中心,找到陈志国。
他正伏在绘图板前,手里拿着丁字尺和绘图笔,专注地画着什么。
听到脚步声,他站起身,捶了吕辰一下:“回来了?这一趟收获不吧?”
“超出预期。”吕辰取出一个文件夹,“志国,你看看这个东西能不能做。”
陈志国接过文件夹,打开一看,里面是十几张精心绘制的图纸,双桶洗衣机结构图、传动系统示意图、控制电路原理图、零部件加工工艺明……
每张图纸都标注详细,尺寸精确,甚至还有简单的力学计算。
“这是……洗衣机?”陈志国仔细看着,“双桶的?一个洗,一个甩干?”
“对。”吕辰指着图纸解释,“左边洗涤桶用波轮旋转产生水流,右边脱水桶高速旋转离心脱水,一个电机,通过离合换档。”
陈志国眼睛越来越亮:“巧妙!这个传动机构设计得很合理,用皮带轮变速,成本不高但可靠。还有这个防水设计,电机放在底部,通过密封轴传动……”
他翻到电路图部分:“控制部分用定时器和机械开关,简单实用……”
看了一会儿,陈志国收起图纸:“这个不难,找点边角料就做了。”
他犹豫了一下:“不过……,做样机没问题,但要是量产,手续麻烦……”
吕辰拍拍他肩膀:“先做样机试用,验证一下技术,如果可行,再想办法处置……”
交待完,吕辰来到研究所主楼前,锁好车,提着包走进大楼,来到刘星海教授办公室,敲门进去,里面果然坐着好几个人,刘教授坐在办公桌后,宋颜教授和谢凯教授分坐两侧,还有几个研究所的骨干。
“吕辰来了,坐。”刘教授指了指空着的椅子。
吕辰坐下,听着刘教授谈话:“你们这一眺研,确实‘挖到宝’了。华东线的晶体管工艺、硅材料提纯、真空技术,这些都是制造环节的核心,收获巨大;东北线的设备,光刻机、精密机械、化工原料也是基本铺平;最难得的是西北、西南线,找到锗矿、镓材料,这两项突破,对‘星河计划’意义重大……,材料、工艺、设备,完整链条已经构成。”
点评了一会,刘教授看看手表:“时间差不多了,准备出发吧。今下午的理论组会议很重要,王先生、夏先生都会到场,还有各单位的专家。我们要把这两个阶段的调研成果,系统地汇报一次。”
他站起身,神情严肃:“能不能从构想走向实施,今这场会,是关键一步。”
下午两点,中科院计算所会议室里,已经坐了三十多人。
房间不大,长方形会议桌旁坐满了人,靠墙还加了几排椅子。
空气里弥漫着烟味和茶香,还有纸张翻动的沙沙声。
主位空着,旁边坐着计算所的夏先生,此刻正与数学所的陈教授低声交谈。
再往右,是黄昆先生团队的张老师,半导体物理专家;计算所的高先生,体系结构专家;北大数学系的程先生,函数逼近论专家;清华数学系的徐先生,应用数学和运筹学专家;北大物理系的甘先生,固体物理;清华物理系的何先生,统计物理……
正在北京开会的光学泰斗、长光所的王先生,也应邀前来,坐在主位左手边,正仔细阅读桌上的文件。
刘星海教授带着宋颜、谢凯、吕辰三个调研团队的人走进会议室时,所有饶目光都投了过来。
刘星海教授在主位坐下:“大家不必客气,”
调研团队的人坐在会议桌对面,打开公文包,取出了厚厚的汇报材料。
“王先生、夏先生,各位专家,同志们。”刘教授开口,“今把大家请来,是要听取‘星河计划’调研工作的全面汇报。”
他顿了顿,环视在场众人:“去年百工联席会议上,吕辰同志提出了这个构想,当时很多人觉得太超前、太困难。但我们都相信,中国不是没有基础,只是这些基础分散在全国各地,缺乏系统整合。因此,我们开展了一次全国调研工作,对星河计划相关的各环节进行了全面摸底。现在,调研工作已经结束,所以今的会,就是要摸清家底,然后整合。”
刘星海教授铺垫完毕:“第一阶段的调研,我们解决了理论的问题,大家都已经看到,在此我不再赘述,今的重点是汇报第二阶段的调研情况,在此我先明我们的调研思路,然后由宋颜、谢凯、吕辰三位同志,分别汇报具体调研成果。”
“第二阶段的调研,我们以‘材料与化学品提纯、精密机械与设备制造、电子元器件与封装、测试与计量、特殊工艺与跨界技术、系统集成与软硬件协同、基础设施’七个方面为核心目标。采取三线并进的调研策略,将全国分为三个区域,由宋颜教授带队,负责华东、华中电子工业发达区,重点是元器件制造工艺;由谢凯同志带队,负责东北重工业与科研基地,重点是设备制造与化工原料;由吕辰同志带队,负责西南、西北资源富集区,重点是原材料供应。”
“七个核心三条线,三个方向,目的就是摸清我国集成电路全链条的技术基础与资源储备。”
刘教授完,看向宋颜:“宋教授,你先汇报华东线的情况。”
宋颜教授站起身,走到台前:“王先生、夏先生,各位专家,我汇报华东、华中线的调研成果。”他打开笔记本,“这条线我们走访了上海、南京、无锡、苏州等地共十二家单位,重点是元器件制造工艺。”
“第一站,上海元件五厂和上无十四厂。”宋颜翻开一页,“这里是我国晶体管生产的重镇,具备从晶片切割、光刻掩模、扩散掺杂,到封装测试全过程,他们的光刻掩模版,精度能达到20微米左右。”
会议室里响起一阵低语,20微米,这已经是相当高的手工精度了。
“但是,”宋颜话锋一转,“问题也很明显,这些精度严重依赖老师傅的熟练操作,这种手工制作方式,无法规模化,一致性差,而且老师傅一旦退休,技术就可能断层。”
他继续汇报:“在上海冶金所,我们看到了硅单晶提纯的中试线,能把硅材料提纯到6个9(99.9999%)的纯度,但成品率只有30主要问题是热场不均匀,熔体对流不稳定,导致晶锭内部缺陷多。”
宋颜从公文包里取出一个玻璃瓶,里面装着几片银灰色的硅片:“这是他们给我们的样品,纯度达标,但直径只有一英寸,而且每片的质量参差不齐。”
他继续汇报上海无线电技术研究所、南京772厂、无锡半导体器件厂等单位的调研情况。
宋颜合上笔记本:“总的来,华东线调研的结论是,我国已经具备了晶体管制造的基本工艺能力,有一批经验丰富的老师傅,有初步的净化生产意识。但问题也很突出,手工操作比重大,设备简陋,精度不够,缺乏标准化,规模化生产能力不足。”
他顿了顿,看向在场专家:“但最重要的是,我们看到了可能性。如果把这些分散的工艺经验整合起来,加上更精密的设备、更严格的标准、更系统的管理,完全有能力造出我们自己的集成电路。”
会议室里安静片刻,然后响起掌声。
接下来是谢凯,他走到台前,打开一个厚厚的文件夹,里面除了文字报告,还有大量手绘草图。
“东北线我们重点调研了设备制造和化工原料,第一站是长光所,这是我们‘星河计划’光刻组的牵头单位。”
他取出一张草图,贴在黑板上。
那是一台复杂机器的剖面图,标满了尺寸和注释。
“这是长光所正在调试的第一代光刻机原型。”谢凯指着图,“采用汞灯光源,透过掩模版,把电路图案投影到涂有光刻胶的硅片上。设计分辨率是5微米,但实际调试中发现很多问题。”
“首先是光源不稳定。”谢凯的手指点在图纸的光源部分,“汞灯的强度有波动,导致曝光不均匀。他们试过加稳压电路,但效果有限。王先生,”他看向长光所的王先生,“您补充一下?”
王先生站起身,走到图前:“谢凯同志得对。光源问题是我们目前最大的瓶颈。除了强度波动,还有光谱纯度问题,我们需要的是特定波长的紫外光,但汞灯是全光谱的,杂散光会影响分辨率。”
他顿了顿:“我们正在考虑技术方向,一是研发更稳定的汞灯电源系统;二是探索替代光源,比如激光,但激光技术刚起步,难度很大;还有一种办法就是采用电子束光蚀刻,能稳定在5微米,但从长远来看,必须要走光刻路线。”
谢凯继续汇报:“除了光源,还有机械问题。光刻机的工作台需要微米级的移动精度,但我们的丝杠、导轨加工水平不够,有回程间隙,导致对准误差。还有热变形,机器运行一段时间后,温度变化会引起结构微的热胀冷缩,影响精度。”
他翻到下一页:“在哈尔滨工业大学,我们看到了希望。哈工大的精密机械实验室,正在研究超精密加工技术。他们用自制的研磨机,能把丝杠的螺距误差控制在1微米以内,这已经是国际先进水平了。更重要的是,他们有一种‘误差补偿’的思路,先测量出加工误差的规律,然后在控制系统中预先补偿。”
谢凯从文件夹里取出一段金属件,递给旁边的专家传看:“这是哈工大加工的样品,表面光洁度达到V9级,几乎像镜子一样。”
他接着汇报大连化学物理研究所的光刻胶、沈阳金属研究所的特种金属靶材、哈尔滨锅炉厂的大型真空腔体焊接技术和吉林半导体厂的全手工锗晶体管生产线。
谢凯合上文件夹:“东北线的结论是,我国在精密机械、光学系统、化工材料方面有一定基础,但与国际先进水平差距明显。最大的问题是‘系统性’,单个零件可能做得不错,但组装成整机,性能就大打折扣。我们需要的是系统集成能力,是各个部件之间的精密配合。”
谢凯汇报完后,吕辰站起身走到台前。
他打开公文包,取出几个布袋、玻璃瓶和文件。
他的汇报风格更加务实,数据密集:“西北、西南线的调研,目标是解决‘有米下锅’的问题。集成电路需要高纯度材料硅、锗、镓、砷,还有各种金属。如果这些原材料受制于人,‘星河计划’就是空中楼阁。”
吕辰取出一份报告:“在兰州大学我们有两个重要发现。一是放射性同位素示踪技术,可以用于研究杂质在硅材料中的扩散行为,为提纯工艺提供微观机理指导;二是极端环境测试技术,他们用钴-60放射源和型质子加速器,模拟太空环境,测试电子器件的抗辐射能力,这对未来航级芯片研发至关重要。”
“在兰州,我们还访问了510所。”他拿起一个玻璃瓶,里面装着几块黑色的材料,“这是Km-3空间环境模拟器的部件材料。510所有国内唯一的大型真空-温度-辐射综合模拟装置,可以为航级芯片提供地面试验条件。我们已经初步达成合作意向,联合制定《星载集成电路空间环境测试规范》。”
他放下瓶子,继续道:“金川806厂,国家镍钴生产基地。这里的高纯镍制备工艺已经能达到99.9%的纯度,具备提升到99.99%的基础。更重要的是,工人在电解、浮选等环节积累了丰富的实操经验,这些经验数据,是任何书本上都学不到的。”
吕辰取出一块银白色的金属:“这是他们给我们的高纯镍样品。我们计划与他们共建‘高纯镍钴试验生产线’,专门为‘星河计划’供应金属布线材料。”
会议室里,专家们传看着样品,低声议论。
“宝鸡市给了我们人才惊喜。”吕辰翻开一页名单,“我们去的时候,正逢全市技术大比武,涌现出一批技术骨干,有掌握薄壁焊接防变形技术有焊工;有精通继电器逻辑电路的电工;有能手工磨出λ\/10精度的透镜光学研磨老师傅……,这些人在各自的领域,都是‘大国工匠’级别的。”
他顿了顿,声音变得郑重:“但西南线最重要的发现,还是在云南和贵州。”
吕辰取出一个牛皮纸信封,心地展开里面的手绘地图,又拿出贵研所的化验报告,以及贵铝的合作意向书。
“在昆明,一位不愿具名的老先生提供线索,他在会泽的一个老铜矿坑里找到了一块标本。昆明贵金属研究所三次独立分析,确认锗含量0.018%,赋存在闪锌矿中,选矿富集性良好。伴生铅4.3%、锌6.1%,完全具备工业开采价值。”
会议室里响起一阵骚动,锗!这是半导体材料的重要元素!
“更详细的数据是,”吕辰念着报告,“如果通过浮选获得50%品位的锌精矿,锗品位可富集至0.1%以上。目前,由地质部、冶金工业部、云南省联合组成的勘探队已经出发,前往会泽进行实地勘探。”
他放下报告,拿起另一个玻璃瓶,里面装着灰白色的粉末:“这是贵州铝业公司的发现,安顺的一个铝土矿伴生的镓,存量约5到6公斤,纯度99.9%。镓是砷化镓半导体的关键材料,对高频器件、微波器件、发光器件有不可替代的作用。”
他最后总结:“西南线的结论是:我国西南地区蕴藏着丰富的钒、钛、锗、镓等战略资源,完全可以支撑集成电路关键材料的自主供应。我们已经初步建立起从矿山到实验室的材料供应链雏形。”
吕辰回到座位,会议室里安静了几秒钟。
然后,夏先生带头鼓掌,掌声起初稀疏,随后越来越响,持续了将近一分钟。
刘星海教授起身走到黑板前:“同志们,七个目标三条线,拼在一起,就是一幅完整的图景!”
“通过这次调研,我们知道‘怎么造元件’”,他画了一个方框,里面写着‘晶体管工艺、硅材料提纯、真空技术……’
“我们也弄明白‘用什么工具造’”,他又画邻二个方框,在里面标注上‘光刻机、精密机械、化工原料……’
“还解决了‘用什么来造’”,他画邻三方框,标注‘镍、钴、锗、镓、钒、钛……”。
他转过身,面向所有人:“这就是我们第二阶段调研的成果,这明,我们中国已经具备了集成电路全链条的雏形!我们不是从零开始,我们有基础,有人才,有资源!”
夏先生也激动地站起来:“刘教授得对!我以前总觉得集成电路太遥远,是因为我只看到计算所这一亩三分地。但今听了这三条线的汇报,我看到了全国的力量,这些力量如果整合起来,完全有能力做成这件事!”
数学所的陈教授道:“各个子系统都已经存在,现在需要的是系统集成,是优化整体性能。”
黄昆团队的张老师点头:“半导体物理方面,我们已经有理论基础。现在有了材料、工艺、设备的具体数据,可以建立更精确的物理模型,指导实际工艺开发。”
长光所王先生感慨道:“有了高纯度的锗、镓,再加上我们的光学系统,完全可以做出性能优异的红外探测器、微波器件……”
会议室里的气氛彻底活跃起来。
专家们你一言我一语,讨论着技术细节,提出合作建议,规划下一步工作。
刘教授抬手示意大家安静:“这次的调研,让我们看到了希望,也明确了方向。接下来,我们要做三件事。”
他竖起第一根手指:“第一,立即进行技术整合工作,把三条线的调研成果系统化、条理化,制定详细的技术路线图和时间表。”
第二根手指:“第二,筹备第二届百工联席会议期间的‘星河计划’全体会议。要把今在座的各位专家,还有全国相关单位的代表都请来,正式成立各个专业组,材料组、工艺组、设备组、设计组、测试组……,明确分工,落实责任。”
第三根手指:“第三,启动首批攻关项目,不能等所有条件都成熟,要边建设边攻关。集中力量攻克5微米工艺,争取在明年上半年拿出样机。”
会议又持续了两个时。
专家们分组讨论,确定了首批攻关方向,划分了各单位的分工,拟定了资源调配方案。
散会时,已是傍晚,暮色四合。
走出计算所大楼,吕辰骑上自行车,沿着长安街向西行去。
街道两旁,灯火渐次亮起。
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