第304章 集成电路

    第304章 集成电路

    休息室里，汤定元见夏培肃骑着自行车来赶了过来，便站了起来，门口的夏培肃一个刹车，将自行车停好，接着抬步走进了房间里。

    “汤同志，原来是你啊。”夏培肃笑着伸出了手。

    汤定元与之一握，也笑着说道:“没想到在这里见到夏同志，来给你介绍一下，这位是二机部半导体研究室的谢希德同“你好”、”你好。”两人都是女同志，倒是显得亲切了许多。

    简单介绍，而后一番登记，领了来防人员牌子，这才跟着夏培肃往研究中心走去，三人，一人推着自行车，汤、谢二人在一旁步行，就见汤定元有些好奇的问道:“夏同志，你不是调到了上海的研究所工作吗?怎么进了一家公司?”夏培肃笑道:quot;以前是在上海工作，后来进了华为公司，今年初我们整个研究院陆续都搬了过来，这才不过一个月呢。

    她大概介绍了自己的工作情况，而后便问道:“两位这次到华为来是?”谢希德显得有些急切的说道:“我们看到了人民日报上的报道，一番了解才知道是华为搞出了硅单晶，便向部里进行了申请，获批前来参观学习的。”

    夏培肃微微一笑，她知道这些人是来错地方了，硅单晶是集团总部研究院搞出来的，不过此时她也不好直接说，便将人带到了研究中心的会客室。

    这时总经理何光远听到消息也赶了过来，一番交流，何光远得知了他们的来意，不过这事他并没有直接答应，而是将两人暂时安顿了一下，便向总部打去了电话。

    方叶听到二机部半导体研究室派了两位同志来参观学习，也便没有阻止，接到批准后的何光过多，这才来到了会客室，而后对二人说道“两位同志，经过批准，二位可以参观硅晶圆实验室，不过它不在这里，两位今天先休息一日，明天我们会派车送两位过去。”

    quot;啊，不是在华为吗?”汤定元发现自己找错了地方。

    何光远笑了笑答道:“不是在这里，不过两位旅途劳累，暂时先在合肥休息一下，明天就可以过去了。”

    “那好。”汤定元也便答应了下来天，接着两人便在何光远的带领下，简单对华为进行了参观，当然研究中心里的各个研究单位，他们并没能进得去。

    此时，研究中心的半导体研究中心里，华为半导体研究所联合微电子、集成电路技术研究所、光刻技术研究所、集成电路材料研究所，四大单位正在紧锣密鼓的开展实验，由于这是中国第一次集成电路研究，大家都在摸索，因此四大所的负责人都赶了过来，既是解决问题，也是来相互交流学习的。

    只见光刻技术研究所的唐九华，将一枚完成了打磨的硅单被放置到了光刻机上，他一-边放置上基材，一边向众人介绍起;了光刻机的基本运作原理。

    唐九华说道:“这是一台接触式光刻机，主要采用曝光原理，由紫外线灯作为曝光光源，采用掩膜版进行图像生成，当光源通过掩膜版照射到硅片基材上以后，会对硅片上的曝光区进行烧蚀，形成电路线路所需的图像。

    唐九华说完便盖上了遮光板，然后按下了光刻机的启动键，只听到机器里发出一阵步进电路轻吟悦耳的蜂鸣声，林兰英、王守觉几人纷纷观察了起来，不过由于遮光版盖得很严实，他们什么也看不到。

    而在机器内部，第一遍曝光扫描之后，电机复位，但并没有没停止，而是又出现了第二次蜂鸣声，如此一直进行了三次，之后机器才停了下来，就见林兰英说道:quot;要连续扫描三次吗?”唐九华点了点头，回道:“主要是我们现在的紫外线灯照射工艺还需要提升，之前采用小的功率，发现不行，后来又采用了更大的功率，由于功率过高，将材料都烧焦了，又不成，经过多轮改进，才选取了现在的45瓦功率，然后采用多轮曝光解决问题。

    光刻完成，唐九华戴上了手套，用一个橡胶吸柄将硅片取了出来，轻轻的放到了一旁的托盘上，然后端着托盘来到了显微镜下，开始了检查，显微镜中，曝光的线路全是烧着的痕迹，但是材料并没有被去除，这也是接触式光刻机的缺点，它并不能像激光那样，直接去除材料。

    一番检查，烧着的线路线宽很宽，差不多0.3至0.4毫米，之所以线宽如此宽，还是因为没有图形发生器的原因，因此掩膜版上的线路，是王守觉带着研究员，采用刻刀在放大镜下手工刻出来的。

    雕刻完成的菲林再放到显微镜下，用特制的探针刀，一点一点的修饰，将线路里未去除的材料全部清理干净，并且将毛边休整整齐，这是为了防治刻蚀后电路有未曝光的区别形成黑点，这此黑点在接下来的电镀工艺过程中，就可能会造成线路上的空穴，而毛边则会造成电路接触不良。

    完成这些工序之后，由于菲林的尺寸很大，不能直接形成掩膜版，因此还需要将图片缩小，这一部采用的是照相机微缩照片的工艺，将菲林底片放置在特制的照相设备上，然后进行照相曝光，形成50倍左右的微缩底片，再将底片曝光到掩膜之上，如此一张曝光原理的底片式掩膜板就制成了。

    由于掩膜要通过紫外光，而照相的底片为黑色，但是黑色会将紫外光转化为热能，随着不断吸引，最终掩膜版的温度会升得非常高，而这也是唐九华去年对方叶说，掩膜版用于几次就报废的原因。

    而在遮光方面，黑色又是最佳颜色，没有任何其它色能够替代，但作为吸收紫外线的颜色又不能使用，因此这又造成了另一个问题，光刻机之前所使用的薄膜根本无法作为工业生产用，需要替代材料。

    为了解决这个问题，材料研究所，经过多轮研究，最终抛弃了胶片，而采用石英玻璃作为基材，镀上金属铬，由于其电镀后形成银蓝色光质，具有良好的遮光反光效果，如此再在电镀层外面涂覆一一层保护膜，才形成了最终的掩膜版。

    由于此时全世界根本就没有可以参考的技术，因此材料研究所在光刻机掩膜版的研发上，除了方叶提出了基本的要求，随口讨论了几句外，所有技术全部靠自己来研发，真正的做到了原创发明，所以现在华为的掩膜版水平，无限接近七十年代初的水平，属于世界一流。

    唐九华将光刻完成的硅片线路检查了一遍，没有发现问题，这才让开了位置，让林兰英几人各自查看了起来，而后继续介绍道:quot;光刻到此完成，接下来我们要进行化学减材法，去除光刻线路.上的材料，形成线槽，也叫焊盘。”

    光刻完成的十块硅片由材料研究所化学技术研究室接收,那边有超声波清洗设备，至于清洗剂并非是纯水，而是特殊的低密度化学制剂，具体是什么，化学研究所的吴良有并没有解释，因为这是保密配方。--当然方叶是知道的，其实就是氯化镁化学制剂。

    硅片，上的线路在超声清洗下，纷纷脱落，一些细微的尖刺突起也被熔解，清洗时长为一刻钟，再然后去除氯化镁，其后便是多道清洗，一直到最后用纯水进行最后一道清洗，整个一套清洗工艺就此完成。

    然后送进打磨设备里再次打磨，以保证刻蚀层厚度一致，而这一道打磨工艺要求极高，好在现在是实验探索，打磨、检验、清洗、检查，完成之后，接下来是切片，采用机械切割将多余部分切除，然后重复清洗、检查工艺，如此一个完整的光刻硅片终于完成了。

    硅片上的焊盘深度检查是一一个大难题，现在唯一能做的就是剖面光栅测量，就是将硅片切开，然后放到显微镜下进行测量，这是当前世界刚刚诞生的新型测量技术，其原理是通过向物体投射光线，然后由接收器将光线转换为电信号，最终形成测量数值，不过并不精确，只能估算个大概。

    繁琐的检查被显微镜检查直接替代，只要其焊盘有深度就成，这样做虽然无法直接测出数值，但能够确定刻蚀的焊盘拥有可镀深度，为接下来的电镀工艺提供保障。

    华为实验室里的第一层电镀，需要在焊盘中镀上镍金作为接下电镀的衬托，其厚度大约0.5微米，不是不能再镀厚一些，而是现在光刻的深度，估计只有1至1.5微米深，0.5微米已经是极限值了，后面还要薄膜沉积形成电路导体，最后再镀铜形成导电通道。

    薄膜沉积采用的是二氧化硅或多晶硅，也就是常说的pn结，这方面天和电子已经有相关的技术，所以华为直接按照以有标准进行掺杂然后通过气体沉积法，将其沉积到表面就成，而其制作水平相比起溅射法相对要简单一些。

    薄膜沉积完成以后，再涂覆一层聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶，这也是当下新中国化学技术条件下能够生产出来的唯一光刻胶，该化学材料1931年就已经制造了出来，因此自己造还是买都不是问题。

    一套工艺下来，已经花去了整整三天的时间，接着硅片再次被转移到光刻研究所，开始第二次光刻，由于光刻机的刻蚀深度有限，这一次的光刻需要增大光源功率，因此采用了60瓦紫外线光源的光刻机用新的掩膜版进行光刻，形成半导体电路图形，而这对于定位精度、光刻技术参数的要求更高，--不小心就会直接前功尽弃。

    最后十块硅片完成了二次光刻，又是一套清洗工艺，-番检查下来，十块硅片中，只用一块勉强合格，其它的问题后续再来分析，现在要做的是涂绝缘体，而后手工进行元器件的堆叠，是的就是手工堆叠，因为目前没有这样的机器，甚至元器件都是由微电子研究所根据功能需要临时制作的。

    1956年5月5日，劳动节后的第四天，华为半导体研究所里，世界上第一块真正意义上的集成电路诞生，它比美国基尔1958年的集成电路先进了整整一个半时代，达到了六十年代中后期的水平。

    集成电路研究所里，王守觉、林兰英、夏培肃、吴良有、唐九华以及华为总经理何光远，还有一群研究室里的研究员，大家将王守觉围在中间，静静的等待着。

    只见王守党重重的呼了一口气，而后戴.上了手术用皮质手套，小心的将硅晶片放到了测试架上，拿起指针式万用表的测笔，靠近硅片的引脚开始了测量，只见随着他的动作，万用表上的指针不断的摇晃，一连将所有引脚全部测完，而后又重复了三遍，这才放下了测笔。

    他扭过头对身旁围着的人，淡淡的说道:”导电无异常，换人测试。”

    林兰英、夏培肃、唐九华到最后何光远亲自上手，五个人反复测试了几遍，结果显示导电没有任何问题，随着何光远一句:“导电无异常。”顿时研究室里响起了震耳欲聋的掌声和欢呼声。

    “成功了!”“我们成功了!”“祖国万岁!”一阵阵欢呼声响了起来。

    此时此刻，不管是唐九华还是王守觉，两人浑身都在微微的颤抖着，这种激动的心情，也许不在这个行业的人不明白，但在这个实验室里的所有人都知道，这意味着什么，它预示着，人类在半导体和电子学领域迎来了全新的时代。

    “我这就上报集团总部!“何光远激动得双颊通红。

    阳光明媚，风和日丽，田野间一片绿意盎然，此刻，一辆吉普车拉着滚滚烟尘，极速的行驶在公路之上，车辆呼的-下，从路边的一只青蛙旁越过，吓得蛙儿，-连几蹦，滚到了田沟里。

    华为集成电路研究所，方叶大步流星的走了进来，刚刚进门，他便急切的高声问道:“成了吗?东西在哪里?

    王守觉抿了抿嘴，抬手朝着面前的台子上--指说道:“在这里!

    “手套!quot;方叶喊了一声，王守觉连忙将自己手上的手套脱了下来，递给了方叶，他也没有再意迅速的戴.上手套，而后上前观察起来。

    这块硅晶片尺寸很大，长宽为3*4厘米，但厚度仅为2毫米的样子，由于没有完整的封装，它看上去有些丑陋，当然这是相对而言的，如果采用塑料外壳-封装，那妥妥的就是未来ic的样子，其拥有八个引脚。

    “能拿起来吗?”方叶双手叉了叉手套朝王守觉问道。

    “可以，但它很脆，需要轻拿轻放。quot;王守觉说道。

    方叶点了点头，坐到了凳子上，小心翼翼的拿起观察了一番，而后又轻轻的放了下来，随即起身说道:quot;再测试一遍，我要看看导电情况。”是。quot;王守觉连忙做了下来，又打开测试仪器开始了测试，最后报道:“导电无异常。”

    “它刻蚀的是哪方面用的电路?“方叶指着集成芯片问道。

    王守觉回道:“没有具体的用途方面，我们设计了一个简易的开关电路，可以驱动电灯开关或一般有微型电路开关方面的电路需求都可以。”

    “线路版有制作吗?”“有，两个月前就制作好了。”

    “焊上去，看看效果!quot;方叶说道。

    quot;“....”王守觉说道:“董事长，这是我们制作的第一块集成电路硅晶片，确定要焊上去吗?

    方叶瞬间明白了是什么意思，按照现在的风格，这样重大的进步，是需要向国家报喜的，这要是焊上去了，到时报喜就少了实物，而且这枚晶片的历史意义重大，将来铁定是要进博物馆的。

    方叶想了想，便说道:“不焊也行，功能展示没问题吧?”“那没问题，接下线就好。”王守觉微笑着回道。

    很快一块插着电子元器件，上面装着好几个灯炮的电路板被拿了过来，王守觅亲自上手，将导线与线路版连到了一起，然后接上了一切干电池，一切准备工作完毕，他说道:“现在可以展示了，只要打开开关，按照我们设计的电路，这排电灯会每隔一一秒依次亮起。”

    “开始吧。”方叶下达了测试命令。

    王守觉还是有些紧张的，毕竟硅片导电是没问题了，但能不能用确实没有验证过，不过随着他拔开了开关，下一秒，电路板上的第一枚电灯亮了起来，接着第二枚、第三枚，就这样循环往复，一直亮个不停。

    何光远似是早有准备，他举起了手中的相机，凑近人群，只见王守觉坐在凳子上，唐九华站在右边，方叶一只手撑在桌上，位于左侧，周边围着几位研究员，随着一阵镁光闪烁，他将王守觉、方叶还有围着一众研究员都拍了起去。

    方叶抬首朝何光远看了看，见他在拍照，便说道:quot;这些照片十年之内不许公开。”

    何光远笑道:“董事长你就放心吧，公司保密守则我是知道的，这些底片我亲自保管，什么时候能公开了，再放出来。

    方叶这才点了点头，而后便与王守觉、唐九华几人聊起了集成电路研制过程中的问题，他再了解到集成电路合格率不高的问题后，说道:“现在工艺还不成熟，合格率不高是正常的，有问题就解决，先将出现的问题全部列出来，然后一个个的解决，我的要求也不高，先将合格率提高到50%，再提高到70%，什么时候达到这个水准，华为就会投入生产线进行量产。

    “另外就是技术工艺固化的问题，你们无论是光刻机、微电子还是材料等其它方面，涉及到集成电路研制的技术参数全部验证后固化，将来工厂要根据你们的实验参数来确定生产参数。

    这也是投产前的必要准备，毕竟研究是研究，量产是量产，工业化生产的标准要求还是与实验室有着区别的，它的生产环节更加细致，需要的设备也会更多，另外就是生产技术人员的培养，现在也可以提上日程了。

    至于厂房，华为并不缺，相关的厂房去年就已经建好了，只是如今空空如也，一旦芯片光刻的合格率上去，方叶就会立即投入批量生产，而至于用在哪方面，他目前的商业化产品，选的依旧是录音机。

    由于现在的录音机，采用的是传统线路板，因此个头很大，即便是小型录音机，其体积也就比a4纸稍小一些，上面还带着一个提把，而这已经是现有技术水平，能够缩小的最低程度了，再继续往小缩，那么不仅机械结构需要重新设计，更关键的是电路技术，过去这个问题一直无法解决，现在有了ic,一切问题都不在是问题了。

    商业化是一方面，另一方面就是国防军工，这也将是一个大订单，但国防军工要用的微电子技术与民用的不同，基本保密原则，很多东西也不能对外公开，不过这里还有一个问题要解决，集成电路技术先进，是先用于国防还是民用，方叶觉得保险起见，还是要让国家来确定。

    想到这里，他觉得有必要前往一趟北京，报喜自然是一方面，而后续半导体集成电路产业发展的问题则是另一一个问题。

    要知道投入集成电路生产，这可不是一笔小钱，相关的生产设备要全部置办起来，估计得要上亿人民币，如果用于国防，那么国家就必须要拿出一笔大订单，否则华为的研究投入无法收回。

    方叶一边通过五二六局，将集成电路研发成功的信息上报到了弼时那里，并表示自己会前往北京报喜，弼时收到消息后，随即在颐年堂会议上，通报了这一情况。

    主席听到弼时的通报后，笑着对几位书记说道:“看来我们这位小方同志这一-次来是要有大动作啊。'几位书记也都笑了起来，就见总理说道:quot;我看小方估计是急了，这个集成电路如此重要，华昌投入的研发费用又那么高，现在搞出来了，大概是要投入生产。”

    主席抽着烟笑着没有作声，而少其则看向总理说道:quot;投入那么大，不卖钱肯定是不行的，但这个集成电路是关系到国防安全的重大技术发明，我看他大概就是这个忧虑。

    少其左右环顾，看向几位书记继续说道:quot;是用在国防上，还是用在民用上，无疑现在民用领域，以华昌现在国外的产业规模，回本是最快的。”

    朱老总则是说道:”最好还是优先国防。”

    弼时也点了点头，对朱老总的观点表示认可，总理也说道:“我也赞成先用于国防，这样我们的电子技术水平将直接超过美苏两国，新型雷达、电子通信器材等，整个军工电子领域将会取得翻天覆地的变化。

    主席抽着烟，他抬了抬手说道:quot;这个事情啊，我看我们也不要在这里现在就下决定，还是要听一听方叶同志的议建。

    三日后，方叶抵达了北京，仅仅等了一天，便收到了主席和四大书记的联合召见，地点依旧在颐年堂。

    会议上，他先向主席展示了已经封装完成的ic和未完全封装前的图片，而后又向几位领袖讲解起了集成电路的应用领域。

    方叶说道:quot;无论是弹道计算机、军用通信、雷达领域、其它武器装备，还是航空航天、交通、医疗卫生等领域都能够大规模的应用，并且设备将会迎来小型化，性能也会提高数倍，甚至数十倍。”

    总理问道:“那你认为现在应当用在什么领域合适?

    方叶回道:“从美国集成电路发展的历程来看，他们最先应用于军事领域，像弹道计算、大型计算机、军用通信、雷达、战机等军事装备上，使得军队信息化水平提高到了一个层次。

    不过方叶接下来却是说道:“主席，各位书记，现在我国的情况是，由于集成电路的发展过快，这对国内的电子产业产生了巨大的冲击，如果我们现在投入集成电路的生产，那么国内现有的电子厂大概率要重新建设。”

    “嘶~”主席嘶的吸了--口烟，他问道:“如果等一等呢?

    方叶回道:“主席，等肯定是不能等的，不说华昌投入的研究资金太过庞大，就是美国人也不给时间啊，我们现在也就比美国快了两年，虽说技术水平高了十几年，但是他们一旦拆解了我们的产品，并且进行研究，最多三五年，就有可能追上我们现在的水平，如果我们等待，那么三五年后，他们就可能会超越我们。

    “这个问题怎么解决?”主席朝在座的几位书记看去。

    少其想了想回道:“我看这样，华昌将一部分技术分解出来，交给国内的一些电子工厂，由他们进行生产，这样那些工厂就不至于倒闭了。至于新电子厂的建设，最好全部转向集成电路产业上去，以免造成厂子建完即落后的同境。”

    “可行吗?quot;主席看向方叶问道。

    方叶想了想说道:“是可行的，但前提是，国家需要确定集成电路为发展方向，并且进行布局，如果能做到这一点，未来国内的电子厂不仅不会倒闭，反而会随着集成电路时代的到来，赚取更多的外汇，当然这里还有外贸平衡和科技战的问题。(扣@群7408　17150)“科技战?”总理不解的看向了方叶，当然不是说总理不知道科技战，他是想问这个战要怎么打。

    方叶说道:”美苏科技竞争，如果我们的集成电路技术水平比较高，那么苏联很可能会找我们要，给不给是一个问题，另一个问题就是这些新技术产生的商品，应该以什么价格出售，过高自然是好，能赚更多的钱，但不利于与西方的贸易顺差,甚至影响外交。“总理瞬间明白了，西方现在与中国外交关系搞得好，是因为英、法、民主德国、瑞士、瑞典这些国家能够从中国赚钱，如果反过来，中国开始从他们国家大量赚钱时，那意味就会完全变了，很可能会造成重大外交变化。

    想到这里，总理说道:“你的意思是价格不能太贵，甚至还要便宜?

    方叶点了点头:quot;这就是后发国家悲哀的一面，有时候高科技都要贱卖，只到有一天，我们能够掌握世界一部分资源，有足够影响力时，才能进行高价售卖，并且别人接受我们的产品，也需要一个时间，特别是那些欧洲国家。”

    少其问道:“至于整体布局方面，你有什么建议。

    方叶回道:“如果国内整体上布局集成电路，我建议还是先军用，用两到三年时间建立起军用领域的集成电路产业，三年之后，我们再将现在的技术形成的产品放出去，到世界上去卖钱，与美国形成竞争。”

    quot;不过。quot;方叶说道:“华昌投入的资金很大，因此军方在采购时，希望能够给予价格照顾。”

    主席点了点头，就见总理说道:“今年我们打算召开全国集成电路发展会议，上个月就在这里讨论过，当时因为没有实物，所以这个会没开，就等你的集成电路出来，现在我看下个月就可以召开这个会议了。

    “另外。quot;总理说道:“国家决定投入集成电路方面的研究资金，今年的费用为五千万，划给你们华昌两千万，明年开始视情况投入，但每年不低于一一个亿，其中一半都给你。”

    方叶一听，顿时裂开嘴笑了起来:“谢谢国家，有了这笔钱，就能缓解华昌资金投入短缺的问题了，如此，我建议三年内不投入民用领域，直接军用，先将更先进的计算机搞出来，还有像炮兵侦察雷达、导弹里面的芯片电路、高性能计算机都能投入了。

    总理与少其、主席几人相互碰了一眼，顿时哈哈大笑了起来，搞得方叶一时间尴尬不已，却见主席笑着抽出烟给方叶丢了一根，而后夹着烟的手朝他点了点笑道:“你这个同志啊，有大局，但也精于算计，一谈到钱两眼就泛光，可是挣了钱，自己也不留下几个，有点意思。”

    方叶挣的钱，基本上都花掉了，方叶先将之前答应给国家收薪岛绸锻岛的四百万美元给了。

    去年国外分红一千多万美元，他只留下了一百万美元，其余的全部投入到国家的科研上，青华、北大、浙大还有哈军工，-共二十一所国家综合性大学，全都收到了方叶的科研捐款。

    国内的分红，他也没留下几个，大半都捐给了他在同安县设置的教育基金，用以支持地方上的教育，说他爱钱吧，他老是担心科研投入的钱赚不回来，要与国家计较，要说他真爱吧，他又像一一个散财童子，所以主席才说他有意思。

    其实这也好理解，个人是个人，企业是企业，方叶一-直分得很清，个人的钱怎么花，那是个人的事，但是企业是要赚利润的，集成电路和半导体方面的研究，投入了一个多亿人民币，这钱要是赚不回来，企业也将难以为继。

    不过，现在这个问题，算是有了解决方案，国家给他投钱，就算前面的钱收不回来了，后面研究的费用就不是大问题了，何况后续研究短期内也不可能再花那么多，毕竟要用几年时间来消耗当前的科研成果。