第639章 一束光刻出芯片！
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王所长摘下眼镜，用衣角擦了擦镜片，“靠它给五轴机床算刀路？等坐标算出来，王厂长的胡子都能白到脚后跟。”
“老家门，你说机器就说机器，扯我胡子干什么？”王厂长摸了摸自己的下巴，忍不住回了一句。
车间里有人笑了两声，可笑声很快就没了。
大家都明白，王所长说的是实情。
电子所的计算机，已经是院里的重点设备。平日里谁要申请使用，都得拿着项目文件排队。即便如此，它算一个复杂方程，依旧可能花上一整天。
五轴机床的刀路数据何止一个方程。
一个螺旋桨叶片，涉及成千上万个坐标。真让那台机器来算，恐怕三台进口机床只能盖着帆布继续吃灰。
刚才还满怀期待的几个老工程师，全都低下了头。
桌上的算盘没收起来，木珠子磨得发亮，旁边还压着一本起了毛边的对数表。
他们不是怕吃苦，可算盘再快，也架不住数以万计的运算。一个小数点抄错，进口刀具就可能撞断，价值几万块的毛坯也会当场报废。
“电子管计算机的毛病，我清楚。”
林振拿起那卷只打了十几行代码的纸带，扫了一遍，又将它放回桌上。
“所以，我们不搞电子管。”
车间安静了几秒。
王所长重新戴好眼镜，怀疑自己听错了。
“不搞电子管？”他朝林振靠近半步，“那用什么？总不能再回去摆弄继电器吧？”
继电器计算机比电子管机器还要落后。
开关一多，工作时整间屋子都是咔嗒声。速度慢，个头大，故障还不少。那条路早就被证明走不通了。
“当然不是。”林振走向车间侧门，“王所长，带我们去看看你们的晶体管模块。”
王所长的脚步停住了：“你怎么知道电子所有这个项目？”
“院里的预研目录上写过。”林振回头看他，“只写了项目代号，具体内容没有写。不过你刚才说电子管的时候，手指一直在敲衣服口袋。那里装着晶体管参数表吧？”
王所长低头看了一眼，半截折起的纸页，正露在干部服口袋外面。他赶紧把纸往里塞了塞，脸上有些挂不住。
“搞机械的，观察东西都这么细吗？”王所长忽而说。
“别人不知道，反正林总师看零件比我看自家饭碗还仔细。”王厂长接过话，催促道：“别藏了，赶紧带路。再耽搁下去，中午食堂只剩窝头了。”
王所长没再推辞。
一行人穿过走廊，来到电子所最里面的一间实验室。
门口有两名警卫执勤，墙上挂着一块红底白字的木牌。
核心禁区，闲人免进。
王所长出示证件，又在登记本上写下所有人的名字。警卫逐一核对以后，才取下门锁。
厚重的木门打开，一股松香和焊锡混在一起的气味钻了出来。
实验室中央摆着一个两米多高的金属架。
架子上插满了电路板，每块板子都有巴掌大小，上面密密麻麻焊着黑灰色的小元件。电阻、电容和导线挤在一起，光是看上几眼，就让人头皮发紧。
王厂长围着架子转了半圈，“这就是你们造的新计算机？”
“只是计算模块，还算不上计算机。”谈到自己的专业，王所长腰杆直了些。
他从架子上抽出一块电路板，小心托在掌心。
“这上面装的是晶体管。它比电子管小得多，耗电少，也不用灯丝加热。只要把全部模块做出来，原本塞满三间屋子的计算机，至少能缩到一个大衣柜那么大。”
“大衣柜？”一名老工程师走到架子前，脸上重新有了盼头，“那已经很小了。摆在机床旁边，挤一挤总能放下。”
“光能放下还不够。”林振接过那块电路板，将它翻到背面，密集的焊点铺满整块板子，有几个位置还留着重新补焊的痕迹，“你们这套模块一共有多少焊点？”
王所长报出一个数字，“按照现在的设计，全部做完，大概十一万六千个。”
王厂长倒吸一口凉气。“这么多？你们得焊到哪年？”
“焊得慢还不是最要命的。”林振点点其中一个焊点，“十一万多个焊点，任何一个地方虚焊、脱落，都会影响运算。机床加工时震动不小，车间里还有油雾和粉尘。这些电路板放在这里，能稳定工作多久？”
王所长嘴唇动了动，没有回答。
站在架子后面的年轻研究员低下头，手里还捏着一把烙铁。
前天，他们才做过一次连续测试。
模块运行不到两个小时便出了故障。五个人排查到后半夜，最后发现是一个焊点受热开裂。
十一万多个焊点，靠人手一个一个焊。
即便每个研究员都认真到不敢眨眼，也没人能保证永远不出错。
“林委员，您点到我们的死穴了。”王所长把那块电路板放回架子，声音低了不少，“单个晶体管，我们已经能做出来。性能不算世界顶尖，可也勉强够用。可成千上万个晶体管接在一起，就成了大麻烦。体积压不下去，线路越来越复杂，可靠性也过不了关。”
他看着几名熬红了眼睛的研究员，长叹了一口气。“这已经是电子所能拿出来的最好方案。想让它继续变小，除非……”
“除非什么？”王厂长比林振还着急，“王所长，你们搞研究的怎么也学会卖关子了？有话一次说完，别跟挤牙膏似的。”
王所长瞪了他一眼，“除非我们能搞出集成电路。”
这个新名词，让几个机械专家听得直皱眉。
王厂长指着架子问：“什么叫集成？把这些板子捆到一块？”
“不懂别乱说。”王所长从抽屉里取出一本外文期刊，翻到夹着书签的那一页，“鹰酱那边有人提出，可以把晶体管、电阻、电容，还有连接线路，全都做在一小块半导体单晶片上。”
他用拇指和食指比出一小段距离，“如果这条路能走通，一块指甲盖大小的晶片，就可以顶替一整块电路板。到时候，不再需要十几万个手工焊点，机器的体积还能继续缩小。”
王厂长听明白了，马上盯住他的手，“指甲盖这么大，就能装下这么多零件？”
“理论上可以。”
“那就搞啊！”
“你当这是车螺丝呢？”
王所长把期刊拍在桌上。
“国外也才刚起步。咱们连高纯度单晶硅都做不稳，更别提把那么多元件塞进指甲盖里。”
他拿起铅笔，在纸上画了几个小方块。“电路怎么排列，晶体管怎么隔离，线路怎么连接，哪一项都没有现成答案。做错一个地方，整块材料就得报废。”
实验室里又没了声音。
集成电路四个字，听着很有希望。
可摆在他们面前的，是材料、设备、工艺和设计上的一连串空白。
外国人才刚推开一条门缝。
国内连门在什么地方，都还没摸清。
王所长合上期刊，苦笑着摇头。“所以我才说，桌面计算机现在只是个想法。不是我不想搞，是咱们的家底真不够。”
“家底不够，那就一点点攒。”林振伸手拿过期刊。
上面的集成电路结构还很原始，只包含寥寥几个元件。可它代表的方向没有错。
晶体管计算机只能解决眼前的问题。
集成电路却能改变整个国家的工业基础。
弹道计算、雷达数据、导弹制导、潜艇声呐，还有五轴机床的数控系统，全都离不开它。
更重要的是，晨晨想要的那台“自己会算数的机器”，也要从这块小小的晶片开始。
“林委员，你真想做？”王所长盯着他，“这可不是改一台设备，也不是加工一个零件。真要立项，电子所现有的设备都得换，半导体材料也得从头攻关。”
“我清楚。”林振把期刊放回桌面。“基础差，不代表不能追。别人也是从第一块晶片开始做的，不是谁生下来就有完整的生产线。”
“可我们从哪一步下手？”王所长追问，“先拉高纯单晶硅？还是先解决电路设计？”
“都要做，可不是现在最大的关口。”林振走到黑板前，拿起粉笔，在上面画出一片圆形硅片。
接着，他又画出几道细小的线路。
“设计图可以算，材料可以炼。只要舍得下功夫，这两个问题都有办法解决。”
“真正决定我们能不能批量制造集成电路的，是怎么把设计图转移到硅片上。”
王所长皱紧眉头：“转移？”
“对。”林振用粉笔点了一下黑板，“我们不可能拿着刻刀，在硅片上一根线一根线地刻。人手再稳，也做不到足够细，更做不到每块都一样。”
“要想让集成电路走出实验室，就必须找到一种办法，把成百上千个细小结构，准确地复制到每一块硅片上。”
年轻研究员忍不住问：“用什么复制？”
“光。”
林振只说了一个字。
几个人下意识抬头，看向屋顶的白炽灯。
王厂长更是满脸不解。“灯光还能加工零件？”
“普通灯光不行，经过控制的光可以。”林振在硅片图案上方，又画了一块带有线路的模板。
“先把电路图案做成掩膜版，再在硅片表面涂上一层对光敏感的材料。光穿过掩膜版以后，图案就能留在硅片上。”
“接下来经过显影、腐蚀和掺杂，一层电路便做出来了。重复几次，就能在同一块晶片上做出晶体管和连接线路。”
粉笔划过黑板，留下一条条清楚的工艺步骤。
实验室里的人越听越安静。
王所长慢慢走到黑板前，鼻尖离图案只剩半尺。他没伸手去碰，生怕擦掉任何一道粉笔印。
国外期刊只说过集成电路的概念。
可林振刚才讲的，却是一条能往下走的工艺路线。
掩膜、感光、曝光、显影、腐蚀……
几个原本分散的技术，被他接成了一条线。
“把图案用光印到硅片上……”
王所长念了两遍，呼吸越来越重。
“对，就是印。”林振放下粉笔，拍掉指尖的白灰，“只不过，这台印刷机不用铅字，也不用油墨。它用的是光，印的是比头发还细的电路。”
“只要把这一步做成，指甲盖大小的晶片，就能顶替成百上千个晶体管。”
“到那时，三间屋子大的电子计算机，可以缩成一个柜子，再缩成一张桌子，最后缩到人的手掌里。”
王厂长看看黑板，又看看自己的手掌。“真缩到巴掌大，我亲自把车间里那几把算盘送进展览室。”
“先别急着送。”王所长一眨不眨盯着黑板，“等我们把第一块集成电路做出来，你再送也不迟。”
这一次，他没有再说不可能。
林振重新拿起粉笔，在黑板最上方写下两个大字。
光刻。
“这就是集成电路制造的关键。”
“我们要造的第一台核心设备，也有名字。”
林振转过身，看向屋里每一个人。
“光刻机！”
王所长摘下眼镜，用衣角擦了擦镜片，“靠它给五轴机床算刀路？等坐标算出来，王厂长的胡子都能白到脚后跟。”
“老家门，你说机器就说机器，扯我胡子干什么？”王厂长摸了摸自己的下巴，忍不住回了一句。
车间里有人笑了两声，可笑声很快就没了。
大家都明白，王所长说的是实情。
电子所的计算机，已经是院里的重点设备。平日里谁要申请使用，都得拿着项目文件排队。即便如此，它算一个复杂方程，依旧可能花上一整天。
五轴机床的刀路数据何止一个方程。
一个螺旋桨叶片，涉及成千上万个坐标。真让那台机器来算，恐怕三台进口机床只能盖着帆布继续吃灰。
刚才还满怀期待的几个老工程师，全都低下了头。
桌上的算盘没收起来，木珠子磨得发亮，旁边还压着一本起了毛边的对数表。
他们不是怕吃苦，可算盘再快，也架不住数以万计的运算。一个小数点抄错，进口刀具就可能撞断，价值几万块的毛坯也会当场报废。
“电子管计算机的毛病，我清楚。”
林振拿起那卷只打了十几行代码的纸带，扫了一遍，又将它放回桌上。
“所以，我们不搞电子管。”
车间安静了几秒。
王所长重新戴好眼镜，怀疑自己听错了。
“不搞电子管？”他朝林振靠近半步，“那用什么？总不能再回去摆弄继电器吧？”
继电器计算机比电子管机器还要落后。
开关一多，工作时整间屋子都是咔嗒声。速度慢，个头大，故障还不少。那条路早就被证明走不通了。
“当然不是。”林振走向车间侧门，“王所长，带我们去看看你们的晶体管模块。”
王所长的脚步停住了：“你怎么知道电子所有这个项目？”
“院里的预研目录上写过。”林振回头看他，“只写了项目代号，具体内容没有写。不过你刚才说电子管的时候，手指一直在敲衣服口袋。那里装着晶体管参数表吧？”
王所长低头看了一眼，半截折起的纸页，正露在干部服口袋外面。他赶紧把纸往里塞了塞，脸上有些挂不住。
“搞机械的，观察东西都这么细吗？”王所长忽而说。
“别人不知道，反正林总师看零件比我看自家饭碗还仔细。”王厂长接过话，催促道：“别藏了，赶紧带路。再耽搁下去，中午食堂只剩窝头了。”
王所长没再推辞。
一行人穿过走廊，来到电子所最里面的一间实验室。
门口有两名警卫执勤，墙上挂着一块红底白字的木牌。
核心禁区，闲人免进。
王所长出示证件，又在登记本上写下所有人的名字。警卫逐一核对以后，才取下门锁。
厚重的木门打开，一股松香和焊锡混在一起的气味钻了出来。
实验室中央摆着一个两米多高的金属架。
架子上插满了电路板，每块板子都有巴掌大小，上面密密麻麻焊着黑灰色的小元件。电阻、电容和导线挤在一起，光是看上几眼，就让人头皮发紧。
王厂长围着架子转了半圈，“这就是你们造的新计算机？”
“只是计算模块，还算不上计算机。”谈到自己的专业，王所长腰杆直了些。
他从架子上抽出一块电路板，小心托在掌心。
“这上面装的是晶体管。它比电子管小得多，耗电少，也不用灯丝加热。只要把全部模块做出来，原本塞满三间屋子的计算机，至少能缩到一个大衣柜那么大。”
“大衣柜？”一名老工程师走到架子前，脸上重新有了盼头，“那已经很小了。摆在机床旁边，挤一挤总能放下。”
“光能放下还不够。”林振接过那块电路板，将它翻到背面，密集的焊点铺满整块板子，有几个位置还留着重新补焊的痕迹，“你们这套模块一共有多少焊点？”
王所长报出一个数字，“按照现在的设计，全部做完，大概十一万六千个。”
王厂长倒吸一口凉气。“这么多？你们得焊到哪年？”
“焊得慢还不是最要命的。”林振点点其中一个焊点，“十一万多个焊点，任何一个地方虚焊、脱落，都会影响运算。机床加工时震动不小，车间里还有油雾和粉尘。这些电路板放在这里，能稳定工作多久？”
王所长嘴唇动了动，没有回答。
站在架子后面的年轻研究员低下头，手里还捏着一把烙铁。
前天，他们才做过一次连续测试。
模块运行不到两个小时便出了故障。五个人排查到后半夜，最后发现是一个焊点受热开裂。
十一万多个焊点，靠人手一个一个焊。
即便每个研究员都认真到不敢眨眼，也没人能保证永远不出错。
“林委员，您点到我们的死穴了。”王所长把那块电路板放回架子，声音低了不少，“单个晶体管，我们已经能做出来。性能不算世界顶尖，可也勉强够用。可成千上万个晶体管接在一起，就成了大麻烦。体积压不下去，线路越来越复杂，可靠性也过不了关。”
他看着几名熬红了眼睛的研究员，长叹了一口气。“这已经是电子所能拿出来的最好方案。想让它继续变小，除非……”
“除非什么？”王厂长比林振还着急，“王所长，你们搞研究的怎么也学会卖关子了？有话一次说完，别跟挤牙膏似的。”
王所长瞪了他一眼，“除非我们能搞出集成电路。”
这个新名词，让几个机械专家听得直皱眉。
王厂长指着架子问：“什么叫集成？把这些板子捆到一块？”
“不懂别乱说。”王所长从抽屉里取出一本外文期刊，翻到夹着书签的那一页，“鹰酱那边有人提出，可以把晶体管、电阻、电容，还有连接线路，全都做在一小块半导体单晶片上。”
他用拇指和食指比出一小段距离，“如果这条路能走通，一块指甲盖大小的晶片，就可以顶替一整块电路板。到时候，不再需要十几万个手工焊点，机器的体积还能继续缩小。”
王厂长听明白了，马上盯住他的手，“指甲盖这么大，就能装下这么多零件？”
“理论上可以。”
“那就搞啊！”
“你当这是车螺丝呢？”
王所长把期刊拍在桌上。
“国外也才刚起步。咱们连高纯度单晶硅都做不稳，更别提把那么多元件塞进指甲盖里。”
他拿起铅笔，在纸上画了几个小方块。“电路怎么排列，晶体管怎么隔离，线路怎么连接，哪一项都没有现成答案。做错一个地方，整块材料就得报废。”
实验室里又没了声音。
集成电路四个字，听着很有希望。
可摆在他们面前的，是材料、设备、工艺和设计上的一连串空白。
外国人才刚推开一条门缝。
国内连门在什么地方，都还没摸清。
王所长合上期刊，苦笑着摇头。“所以我才说，桌面计算机现在只是个想法。不是我不想搞，是咱们的家底真不够。”
“家底不够，那就一点点攒。”林振伸手拿过期刊。
上面的集成电路结构还很原始，只包含寥寥几个元件。可它代表的方向没有错。
晶体管计算机只能解决眼前的问题。
集成电路却能改变整个国家的工业基础。
弹道计算、雷达数据、导弹制导、潜艇声呐，还有五轴机床的数控系统，全都离不开它。
更重要的是，晨晨想要的那台“自己会算数的机器”，也要从这块小小的晶片开始。
“林委员，你真想做？”王所长盯着他，“这可不是改一台设备，也不是加工一个零件。真要立项，电子所现有的设备都得换，半导体材料也得从头攻关。”
“我清楚。”林振把期刊放回桌面。“基础差，不代表不能追。别人也是从第一块晶片开始做的，不是谁生下来就有完整的生产线。”
“可我们从哪一步下手？”王所长追问，“先拉高纯单晶硅？还是先解决电路设计？”
“都要做，可不是现在最大的关口。”林振走到黑板前，拿起粉笔，在上面画出一片圆形硅片。
接着，他又画出几道细小的线路。
“设计图可以算，材料可以炼。只要舍得下功夫，这两个问题都有办法解决。”
“真正决定我们能不能批量制造集成电路的，是怎么把设计图转移到硅片上。”
王所长皱紧眉头：“转移？”
“对。”林振用粉笔点了一下黑板，“我们不可能拿着刻刀，在硅片上一根线一根线地刻。人手再稳，也做不到足够细，更做不到每块都一样。”
“要想让集成电路走出实验室，就必须找到一种办法，把成百上千个细小结构，准确地复制到每一块硅片上。”
年轻研究员忍不住问：“用什么复制？”
“光。”
林振只说了一个字。
几个人下意识抬头，看向屋顶的白炽灯。
王厂长更是满脸不解。“灯光还能加工零件？”
“普通灯光不行，经过控制的光可以。”林振在硅片图案上方，又画了一块带有线路的模板。
“先把电路图案做成掩膜版，再在硅片表面涂上一层对光敏感的材料。光穿过掩膜版以后，图案就能留在硅片上。”
“接下来经过显影、腐蚀和掺杂，一层电路便做出来了。重复几次，就能在同一块晶片上做出晶体管和连接线路。”
粉笔划过黑板，留下一条条清楚的工艺步骤。
实验室里的人越听越安静。
王所长慢慢走到黑板前，鼻尖离图案只剩半尺。他没伸手去碰，生怕擦掉任何一道粉笔印。
国外期刊只说过集成电路的概念。
可林振刚才讲的，却是一条能往下走的工艺路线。
掩膜、感光、曝光、显影、腐蚀……
几个原本分散的技术，被他接成了一条线。
“把图案用光印到硅片上……”
王所长念了两遍，呼吸越来越重。
“对，就是印。”林振放下粉笔，拍掉指尖的白灰，“只不过，这台印刷机不用铅字，也不用油墨。它用的是光，印的是比头发还细的电路。”
“只要把这一步做成，指甲盖大小的晶片，就能顶替成百上千个晶体管。”
“到那时，三间屋子大的电子计算机，可以缩成一个柜子，再缩成一张桌子，最后缩到人的手掌里。”
王厂长看看黑板，又看看自己的手掌。“真缩到巴掌大，我亲自把车间里那几把算盘送进展览室。”
“先别急着送。”王所长一眨不眨盯着黑板，“等我们把第一块集成电路做出来，你再送也不迟。”
这一次，他没有再说不可能。
林振重新拿起粉笔，在黑板最上方写下两个大字。
光刻。
“这就是集成电路制造的关键。”
“我们要造的第一台核心设备，也有名字。”
林振转过身，看向屋里每一个人。
“光刻机！”