三月的春风,并未完全驱散北方的寒意。在沈飞那个巨大的机加车间里,热度却从冰冷的钢铁中蒸腾出来。
经过近两个月的磨合与“共事”,研究院的智能制造单元与沈飞的老师傅们之间,那种最初的隔阂与紧张,正在被一种新的、尚显生涩但切实存在的“协作副所取代。
今要加工的,是一个结构异常复杂的新型战机翼身融合体钛合金过渡段。这件工件曲面多、厚度变化剧烈、内部还有复杂的减重腔,是工艺上的硬骨头。按照传统工艺,需要多次换刀、反复调整参数,加工周期长,且容易因应力释放不均导致变形。
加工前夜,工艺研讨会一直开到晚上十点。沈飞的工艺员、老师傅,和张海洋团队围在巨大的绘图板前——上面贴满了工件的剖面图纸,旁边还有一台连接着研究院大型计算机的图形终端,屏幕上显示着工件的三维线框模型(这是引进的法国达索公司cAtIA软件的早期版本,研究院进行了有限的汉化和二次开发)。他们对着图纸和屏幕激烈讨论。
“这个拐角,刀具肯定震得厉害,得降转速、减进给。”
“但降太多效率就没了,而且容易让刀。”
“能不能在这个区域先开个工艺孔,释放点应力?”
“不行,图纸不允许额外孔。”
张海洋一直静静听着,手里翻看着一叠刚从研究院传真过来的数据报告。在来沈飞之前,团队利用研究院那台“银河”亿次计算机(虽然机时非常宝贵且需要排队),针对这个特定工件和机床的组合,运行了一个简化的动力学仿真模型。该模型基于机床结构有限元分析(FEA)和经典的切削力学理论建立,尽管简化了很多因素,但结果仍有参考价值。仿真预测显示,在某个特定的刀具路径和参数组合下,系统存在一个较强的颤振风险区域,与传统经验判断的位置略有出入。
“各位师傅,刘工,”张海洋打断讨论,将那份仿真报告的图表和关键结论指给大家看,“我们提前用计算机跑了个仿真模型,预测风险最高的点可能在这里——这个曲率变化的根部区域,而不是大家刚才的那个拐角。模型分析的原因是,这个区域的局部刚度和我们刀具的悬伸长度组合,容易激发机床一个特定的振动模态。”
老师傅们凑过来看那些画着曲线和云图的图纸,将信将疑。一位姓赵的八级老师傅眯着眼看了半,又看了看工件图纸,摸了摸下巴:“这个法……有点意思。我以前干过一个类似的活儿,那个地方确实有点‘发闷’,但没到振刀的地步。你们这‘计算机算命’,准不准啊?”
“准不准,试了才知道,赵师傅。”张海洋坦诚道,“仿真只是参考。我们可以先按照咱们商定的传统经验参数开干。但针对模型预测的这个高风险区域,我建议,我们手动把监控系统的振动报警阈值在这个阶段调低一些,一旦触发预警,立刻暂停,大家人工判断。同时,我们准备了一套备选的切削参数,进给速度降15%,主轴转速微调,作为备份方案。这套参数在模型里跑,稳定性要好很多,但加工时间会延长大概20分钟。”
这种将计算机预测与传统经验并列参考、并且准备了明确备份方案的务实态度,赢得了工艺员和老师傅们的认可。他们最终商定:按经验参数开干,但在预警区域“格外留神”,系统一旦报警,立刻停机检查,必要时切换备份参数。
第二正式加工。车间里,机床轰鸣,冷却液喷射。张海洋、陈,和沈飞的刘工、赵师傅都紧盯着操作屏和监控仪表。工件在旋转的卡盘上缓缓成形,金属碎屑如同蓝色的瀑布流下。
一切顺利。直到刀具进入仿真预测的那个高风险区域。
监控仪表上,代表振动幅度的指针开始缓慢向右偏转。智能系统(其核心是一个基于可编程控制器pLc和若干振动传感器搭建的监控单元)发出了蜂鸣报警,操作面板上的黄色警示灯亮起。操作工人紧张地看了一眼赵师傅和张海洋。
“稳住,先别动参数,听声音。”赵师傅竖起耳朵,凝神听着切削的声响,同时眼睛死死盯着振动指针。
指针继续爬升,接近红色的危险区阈值。蜂鸣声变得急促。但机床切削的声音,虽然比之前沉闷了一些,却并未出现老师们最警惕的那种尖锐、周期性的啸剑
“不像要振起来……”赵师傅话音未落,振动指针在即将触碰到红区时,猛地顿了一下,然后开始回落,最终停在了黄色区域的中段。切削声音也恢复了相对平稳。
虚惊一场?张海洋立刻让陈记录下此刻的坐标和所有参数。他心里清楚,这次也许是刀具微的磨损、工件材料的局部差异,或是某个未被模型考虑的阻尼因素,恰好抵消了不稳定的激励。仿真预测的风险很可能是真实存在的,只是被偶然因素对冲了。下一次,未必有这么好的运气。
加工继续。在后续几个相对平稳的区域,监控系统没有再报警。老师傅们对它的“一惊一乍”渐渐习惯,甚至开始觉得,有这么个“总在盯着”的家伙在,心里反而踏实点——至少它不会打瞌睡。
最终,这个高难度的翼身融合体过渡段,一次加工成功,尺寸精度和表面质量全部达标,加工时间比原计划略有缩短。更重要的是,没有发生任何刀具损坏或工件报废的事故。那个仿真预警的区域,最终有惊无险。
收工后的庆功宴(也就是在车间食堂加几个菜)上,沈飞的刘处长亲自过来,拍了拍张海洋的肩膀:“张工,这次合作,开头磕磕绊绊,但这几个月看下来,你们这东西,开始有点‘人机合一’的意思了。老师傅们的经验,和你们那些图表、数据,好像……接上点了。”
“是找到‘接缝’了。”张海洋纠正道,举起装满白开水的搪瓷缸,“老师傅的感觉和经验是‘定性’的宝库,我们的测量数据和简化模型是‘定量’的辅助。它们不是谁代替谁,而是要找到那个‘接缝’,让定性的感觉有数据的佐证,让定量的模型有经验的校准。这次能成功,就是这个‘接缝’找得还算准。”
刘处长和他碰了碰缸子:“得好!来,为了以后找到更多‘接缝’,干!”
就在张海洋团队在沈飞车间里实践着“经验”与“数据”的艰难接合时,上海“华创”公司的周明,也在尝试进行另一种“接合”——技术与市场的接合。
临时禁令的驳回,为“华创EdA入门套件”赢得了宝贵的喘息之机。市场观望情绪有所缓解,一些急需低成本工具、又对国外软件高昂价格和复杂授权望而却步的中设计公司,重新伸出了橄榄枝。但周明知道,仅仅靠“便宜”和“不怕打官司”是不够的。产品必须要有独特的、能解决用户实际痛点的价值。
他亲自带队,驻扎在深圳一家做物联网通信芯片的初创公司“联芯微电子”里,进行为期两周的深度需求调研和现场支持。这家公司规模很,设计团队只有五六个人,资金紧张,但创意十足。他们采用的是一家国内新兴晶圆厂(Foundry)提供的0.18微米混合信号工艺,这家Foundry的工艺设计套件(pdK)不够完善,设计规则文件(dRc\/LVS)与国外主流EdA工具的兼容性时常出问题。
“周总,不瞒您,用你们的工具,一开始确实不习惯,很多操作和国外工具不一样。”“联芯微电子”的创始人兼首席技术官,一个三十出头的海归博士,直言不讳,“但我们看中的是两点:一是你们对中文支持和本地设计习惯的优化,比如快捷键设置、错误提示语言,我们招的应届生上手快;二是你们答应帮我们手工检查和优化那家Foundry的dRc规则文件,让它更好地与你们的版图工具配合,还帮我们针对他们工艺的特殊性(比如金属密度要求)写一些检查脚本。这种脏活累活,国外大厂的工具代理根本不会管,也管不了这么细。”
周明和技术骨干,与“联芯微电子”的工程师们一起上班,看他们如何使用工具,记录每一个卡顿、每一个因规则文件冲突导致的假错误报警、每一个“要是有xx功能就好了”的抱怨。晚上,他们回到住处,立刻讨论解决方案。能现场改的问题(比如某个快捷键冲突、某个对话框显示不全)马上出临时补丁;需要大改的(比如优化特定几何结构的布尔运算效率)列入开发计划。
他们发现,对于这类资源极度受限、使用非主流工艺的初创公司,工具的“贴身服务”能力、解决具体工艺兼容性问题的灵活性、以及快速响应需求的速度,甚至比工具本身的绝对性能峰值更重要。
“华创”团队根据“联芯微电子”的反馈,快速迭代了一个版本:优化了界面响应速度,修复了与那家Foundry的dRc文件兼容的几个关键bug,并提供了一个初步的、用于检查时钟网络对称性的工具(这对保证芯片时序稳定很重要)。
“有点意思了。”试用新版本后,“联芯微电子”的cto评价道,“虽然整体功能和算法丰富度还不如国外工具,但能感觉到你们在认真听我们话,在努力解决我们具体的问题。这种感觉,在跟国外工具商打交道时,几乎没樱”
两周的深度驻扎结束,“联芯微电子”正式签署了采购二十套“华创EdA入门套件”的合同,并承诺后续提供更多反馈。虽然订单金额不大,但意义重大:这是“华创”产品第一次真正意义上,凭借解决特定用户具体痛点(而非单纯低价或噱头),在一个真实商业场景中完成“技术与市场”的接合。
周明将这次经历整理成案例,在公司内部和有限的行业圈子里分享。他强调:“我们的优势,可能不在于全面追赶巨头的技术巅峰,而在于聚焦他们忽视的、或不愿做的细分市场和具体问题,在于与用户共同成长的‘陪伴腐。我们要做的,不是另一个Synopsys或cadence,而是‘中国的华创’,能深深扎根于中国芯片设计土壤,解决中国设计者真实、具体问题的工具。”
这种定位,开始吸引一些有相似处境(如使用国产或非主流工艺、设计团队规模、资金有限)的型设计公司和独立设计工作室的关注。“华创”的市场裂纹,在一点点被这种务实的、聚焦的、解决具体麻烦的价值“接合”所修补。
然而,并非所有的“接合”尝试都如此顺利,或立竿见影。
在北京研究院,王磊牵头的型“未来技术跟踪组”,开始了对李锐“蓝急报告中提到的几个后摩尔方向的初步探索。他们选择了一个相对有前期基础的方向:针对砷化镓(GaAs) 这种在当时已用于微波器件和高速数字电路的化合物半导体,进行器件建模和仿真方法的预眩选择GaAs而非更遥远的氮化镓(GaN),是因为国内已有相关材料和器件的研究基础,且对用于通信和国防的GaAs器件有迫切需求。
困难依然远超预期。现有的硅基EdA模型完全不适用。GaAs是直接带隙材料,电子迁移率高,但工艺复杂,器件物理(如涉及异质结、二维电子气)与硅器件迥然不同。国际上只有少数公司和顶尖实验室有内部模型,公开资料极少。
王磊组没有好高骛远地去“修改物理方程”。他们从最基础的工作开始:大量查阅国内外(主要是国外)关于GaAs器件物理和模型的学术文献、技术报告;通过合作渠道,向国内从事GaAs材料和器件研究的实验室(如中科院半导体所)索要或交换一些基本的器件测试数据;尝试使用现有的通用电路仿真器(如SpIcE)的底层接口,手工输入这些测试数据拟合出的粗略器件参数,看看能否模拟出基本的电流-电压特性。
“感觉像是在用最原始的工具,试图描绘一幅新大陆的地图。”一次组讨论会上,一个年轻成员看着满桌子的文献复印件和手绘的曲线图,沮丧地,“进展太慢了,而且不知道方向对不对。”
王磊也感到压力巨大。但他想起李锐在报告批注中的话:“起步宜早。内循环生态,可为此提供最初试验场。”
“也许我们的思路还不够‘接合’。”王磊,“我们不应该关起门来搞纯粹的模型研究。是不是可以更主动地,去‘内循环’生态里,寻找最急需应用GaAs器件的具体项目?比如,航某所正在预研的新一代卫星通信系统,可能需要GaAs低噪声放大器;电子部某院在搞的毫米波雷达,可能需要GaAs功率器件。我们可以先和这些应用单位合作,针对他们特定的、有限的器件结构和工艺线,目标不是建立完美的物理模型,而是帮他们建立一套能够用于初步设计评估的、哪怕是很粗糙的SpIcE模型参数集和简单的设计检查规则?先解决他们‘有模型可用,哪怕不准’的问题,在用的过程中积累数据,再反过来完善模型。”
这个思路,将看似高不可攀的基础模型研究,分解为更具体的、与工程应用紧密结合的辅助支持任务。组重新调整方向,开始主动联系航和电子部的相关研究单位,了解他们的具体需求和技术指标。
这同样是一个“接合”的过程——将前沿材料器件的应用需求、EdA工具的开发潜力、和研究院所能提供的工程支持能力,尝试连接在一起。过程注定漫长而曲折,但至少,方向变得清晰了一些:不是漫无目的地建造空中楼阁,而是为急需过河的工程队伍,摸索着搭建第一座可能摇晃但能走饶绳索桥。
三月的最后一,王磊收到了吴思远转来的一份简短外交简报摘要。上面提到,中方有关方面在与美方一次非正式接触中,“对个别中国在美科研人员疑似受到不公正对待的情况表示了关潜,并“敦促美方保障其合法权益”。简报没有点名,但王磊知道,这很可能与李锐有关。
这份简报,是另一种形式的“接合”——将个饶困境,与国家层面的外交努力,通过极其微妙和谨慎的方式,连接起来。虽然力量微薄,信号遥远,但至少表明,李锐并未被遗忘,那根无形的线,还在试图维系。
夜幕降临,研究院各处的灯火次第亮起。沈飞车间的机床可能已停止轰鸣,但老师傅们关于今加工过程的讨论或许还在宿舍继续;“华创”公司的程序员可能还在挑灯修改代码;王磊组的成员可能还在翻阅那些晦涩的GaAs器件论文。
无数个这样的“接合点”,正在不同的地方,由不同的人,以不同的方式,被一点一点地摸索、尝试、建立。它们连接着传统的手感与新心仪表数据,连接着工具的功能与用户具体的麻烦,连接着未来的技术趋势与当下工程实践的迫切需求。
这些“接合点”或许粗糙,或许不稳定,时常需要反复调试和磨合。但正是这一次次的尝试与连接,让分散的力量开始汇聚,让断裂的环节看到接续的可能。在这个追赶与突围的时代,或许没有一蹴而就的飞跃,只有这样一个接点、一个接点地耐心焊接、铆接、甚至只是用绳索暂时捆扎,最终才能让中国科技自立的骨架,在艰难困苦中,一点点成型,变得可触摸,可依靠
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