一秒記住【貓撲小說 .mp.】,最快更新無彈窗小說免費!
【這章的技術性環節太多了,為了准確描寫,資料查得人都快發瘋了!修修改改,竟然搞到四點半才修改完成,一個8000字以上超長章節,人累得要死】
郭逸銘這段時間都在忙著混合並行處理器工廠的建設,和設備的改造生產事宜.
只當廠房建成,他找來集成電路室主任萬洪,得知處理器已經通過實驗室測試以後,才在百忙之中抽空讓霍克去跟奧爾森談判,結成利益聯盟,隨後給奧爾森出了開放技術標准,狙擊ibm,並讓蘋果公司恨之入骨的點子,隨後就繼續忙他自己的去了.
至于奧爾森現在有多麼的春風得意,如何與來自全美,全世界的計算機廠商們一起攜手共舞,如何揮斥方遒,指點未來個人計算機發展的江山,並為了制定一套彙集所有設備廠商,讓大家都能夠滿意的接口規范吵得面紅耳赤,他是一點精力也無暇旁顧.
一場從80年11月開始到現在,長達五個多月的設備改造終于迎來了最終完成的時候.
在中美電子研究所重新改建的超淨生產車間內,郭逸銘,集成電路室主任萬洪教授,材料應用研究所董老,集成電路室負責人高國皓,自動化研究所精密控制室負責人,總工程師朱成貴等一干人,都穿著輕薄型無塵工作服,透過頭套上那層玻璃鏡片,聚精會神地觀看何師傅等幾位八級技工,配合著上海精密儀器廠的幾位設備工程師,為一台新型光刻機進行最後的安裝.
廠房內一片寂靜,只能聽到工具與設備接觸時發出清脆悅耳的金屬碰撞聲.
陽光從廠房外照進來,投射在高國皓的臉龐,讓他若有所察地回過頭看了一眼.經過濾光玻璃過濾,光線是那麼的柔和,他直視太陽,也沒感到有絲毫刺目.
"郭逸銘真是太會燒錢了!"
他看著潔淨如新的廠房,心中暗暗歎息,何時國內也能用得起這樣昂貴的潔淨廠房呢?
對他來說,這個廠房不是用材料建起來的,而是用一麻袋一麻袋的整捆的美元,活生生給堆出來的!
難怪他要用"燒"這個詞,來形容郭逸銘的花錢如流水.
當初中美電子研究所在建設初期,為了縮短工期,盡快投入使用,並出于節約成本角度考慮,這個設備車間采用的是簡易房結構,遮風避雨沒有問題,卻無法阻擋空氣中的細微塵埃從大門,氣窗飄進來,落在設備,測量探頭上.
這種情況在國內來說不算什麼,更惡劣的車間環境也屢見不鮮,國內的技術人員,工人都早已見怪不怪.
只要搞好清潔衛生,平時勤打掃,特別是保養好設備關鍵精密機件就可以了,並不會影響設備運行精度,因此沒有一個人想到要給精密加工機床建什麼超淨廠房.別說普通的國營大廠,就是從中美電子研究所這里學到了先進的精密機床制造技術以後,就在郭逸銘他們不遠處,國家花巨資新建並投入使用,工業部下屬幾個部委搶得頭破血流的國營精密部件制造廠,這個國家對其寄予厚望的中央直屬重點企業,也沒有建設專門的超淨廠房.
郭逸銘對此感到深深的憂慮.
在這個時代,國內加工制造業的落後,不僅僅是具體制造工藝上的落後,更是意識上的落後.各種對細節的漠視,才造就了整個工藝水平的低下.
而高精密制造技術,或者說整個高科技,都是靠摳技術細節,一點一點摳出來的.
精密制造業對環境的苛刻需求,所有相關的技術人員,管理者都清楚,可就從來沒有人想到過去把這個問題解決掉.
直到聽說他拆掉了原來的簡易廠房,重新斥資開始修建一個新的超淨廠房以後,才有人詫異地跑來圍觀.對方最初還以為他們又要修建一個集成電制造,或是單晶矽制備之類的生產車間,當他們明白這個超淨廠房建成以後,將提供給設備車間,進行超精密部件加工制造使用,很多人都露出了驚訝的表情.
不明白他為什麼要在這里,花如此大價錢.
當他們看到郭逸銘從國外重金請專業公司設計,經他親自審核修改的超淨廠房建設圖紙上,采取的種種措施:不但通過層層過濾,營造出一個超淨空間,還通過深挖地基,為每一台高精密機床都設置一層成本高昂的液壓緩沖層,大型自動水平調節裝置,在緩沖墊上再使用高標號水泥將機床牢牢固定,從而將車床運行所產生的震動,減到最低,為精密制造創造一個穩定的運行環境.
又看到他通過繁複的空氣調節裝置和溫度靈敏探測儀,以及程序自動調節系統,將車間恒定在一個機床探測儀器運行精度最高的溫度范圍.
再看到他為了將室內的空氣流動速度,光照強度,噪音,濕度,電磁波等等各種環境變量,同樣恒定在機床設備最佳的需要范圍,絞盡腦汁,不惜動用一切手段時,他們都為之感到震驚,覺得他精益求精的要求到了走火入魔的地步.再盤算一下通過這種種改造,這個超淨廠房的建設費用直線陡增到一個不可思議的恐怖程度——用他們的判斷來看,其建設總開支,足以建設十個同樣規模,並且並不見得比這種廠房差太多的高標准潔淨廠房!
所有人都被這個巨大的消耗給嚇壞了,認為郭逸銘實在是太小題大做,不把錢當錢用了.
只有郭逸銘自己知道,雖然潔淨廠房的各項環境變量,從指標上看增長並不是特別明顯,與投入的巨額支出相比,看似顯得很不劃算.
但也正是因為這不起眼的細微提升,卻讓在潔淨廠房內按照標准規范生產的精密零部件,可以比國內的精密部件品質,提升一到兩個等級!
大投入不一定帶來大回報,沒有大投入,就不可能產生超額回報.
事情就這樣簡單.
這不是他為了誇耀研究所有錢,而故意大手大腳花錢,他只是遵循了最基本的投入/產出規律,做出的順應之舉而已.
其他人不理解,但從事了一輩子材料研究的董老能夠理解.
可也是他,眼看著用金錢堆砌起來的潔淨廠房,神情黯然對郭逸銘道:"小郭啊,要是我們都照你這個廠房標准來建設,我們就是不吃不喝,把十年的研究經費投進來也不夠花.這樣的一個廠,我們是真的用不起啊!難怪國外的超精密制造業投入是越來越大!又是超淨廠房,又是價格昂貴的超精密制造設備,這成本怎麼可能低得下來!"
郭逸銘在了解了國家一年對材料所的研發總投入之後,也是深深地歎了口氣.
經過數十年建設,國內雖然成功建設起一套完備的工業體系,足以滿足自產自銷的需要,可底子實在太薄了.數億張嘴要吃飯,上百萬返城青年要工作,人民群眾對物質生活的巨大需求缺口,需要國家在工業品供應上加大投入……,到處都是嗷嗷待哺的嘴,兜里那一點點錢哪里夠用?都是掰碎了,這里給一點點,那里給一點點,就像撒胡椒面似,殫精竭慮,苦熬著勉力支撐這個經濟體系不垮,就這樣都眼看要維持不下去了.
所以董美堂他們根本不敢奢望,擁有一座如同郭逸銘他們這種超高等級的超淨廠房.他們前來參觀,更多的是抱著收集第一手資料,等到國內將來資金充裕以後,能夠為建設與之類似,或是更好的超淨廠房作資料收集.
超精密加工升級的不只是一個超淨廠房.
硬件再好,也需軟件配合.
在郭逸銘重新制定的車間生產條例中,何師傅,錢師傅等幾位高級技工,也要學會適應如何在超淨廠房內,穿著無塵工作服,用更高的技術規范進行高精密加工作業.
為了幫助他們適應,郭逸銘長時間留在車間內,幾乎是手把手地就每一個細節,對他們進行指導.這幾位老技工都是八級高級技工,在國內是如同國寶一樣的人才,為了適應新廠房的新技術規范,此刻也要跟著他,像個學徒一樣,一點一點學習各種注意事項.
郭逸銘為了照顧他們的情緒,對于他們犯的任何錯,從來都是控制住他的情緒,未曾有一句重話,總是講道理掰碎了,非常耐心地對他們進行說服,講解,分析,讓他們自己明白這樣做對精密加工質量提升帶來的負面影響.
就這樣,他們也花了很長時間,才勉強接受了這種別扭的工作方式.
倒是他們的幾位徒弟,雖然也是三十來歲的中年人了,但學習的勁頭卻非常高漲,且虛心接受任何正確意見.他們在工作之外,還利用業余休息時間為自己充電補充,並在他建議下報名參加了夜校補習班.用他們的話來說,十年里,他們耽誤了太多時間,現在他們要把時間搶回來,為了這個目標,吃再多的苦他們也願意!
郭逸銘對他們的精神感到非常敬佩,也對他們未來的成長充滿了信心.
他們的吸收進度,也確實遠比幾位師傅強,從港是什麼都不懂,經常犯錯.到中期,在如何操作自動精密加工設備上,他們已經超過了他們的師傅.所以到了後期,幾位老師傅基本上都是在一旁指點,大部分加工業務都交給了幾個徒弟.只有在遇到非常重要的地方,他們才親自出馬,利用他們豐富的經驗來彌補設備上的不足.
郭逸銘對此很是高興.
從老師傅幾位徒弟的技術實力來看,雖然因為現在的精密制造設備,與何師傅等國寶級高級技工相差不大,幾位老師傅還可以靠著精確的肉眼判斷,超強的穩定性,占有一定優勢.但可以預見,隨著超精密加工技術,設備的跳躍式發展,當幾個徒弟徹底掌握了通過高科技精密設備,進行高精密部件的的操作要領,他們的成長潛力將遠遠超過他們的師傅.
盡管他們可能無法做到僅憑肉眼,就將加工精度控制在一絲的范圍之內,盡管他們還不能如他們的師傅一樣,用一把銼刀,錯處宇航級的精密部件,但這不妨礙他們未來操作著超精密加工設備,將加工精度提高到納米級別!
這就是科技的力量!
人力有極限,而科技無極限!
郭逸銘要的,也不是又一批八級技工,他需要的是合格的超精密設備操作人員.
超淨車間有了,加工設備重新改進了,幾位老師傅和他們的徒弟也掌握了在超淨環境下,精密加工的要領,接下來才是對半導體設備的改造.
集成電路制造的光刻,刻蝕,參雜,離子注入,擴散,沉澱,封裝等各個主要環節,要說重要,每一個都非常重要.這些環節是一個完整工藝鏈上的一環,並且環環相扣,每一個環節所造成的疏漏,都會給下一個工藝流程帶來無法彌補的重大損失,降低產品品質,使得良品率大大降低.
各個環節之間的關系,並非相加關系,而是乘積關系!
用公式來表達,就是哪怕每一個環節,成功率都提高到90%,可整個工藝鏈運行下來,如果有兩個主要環節,就是90乘90,最終成功率為81%!而當環節延伸為三步,那成功率將陡然降至72.9%,四步則更降至65.61%.
由此可見,盡最大努力提升每一個環節的制備成功率,對集成電路制造業的整體提升效果,都具有非常重要的意義.
郭逸銘在仔細分析了國內現在的集成電路制造工藝後,沒有一下子拿出什麼先進制造設備來.因為半導體制造設備的提升,是一個涉及到光學,化學,精密制造,自動化等等各個領域的綜合運用成果,他不是神仙,無法在瞬間讓這些行業類得到全面的提升,只能抓住一點進行突破.
他的突破點,便是將原來重複的手工作業,盡可能采用自動化操作來代替.
手工操作對集成電路的影響可謂是全方面的,不談人工取件拿件對器件可能造成的汙染,首先人的肌肉穩定性,注意力等等方面,和自動設備相比,先天上就居于下風.哪怕是一個極為出色的操作員,在長期枯燥的重複勞動中,也難免會在不經意間出現誤操作.而且即便是這個操作員注意力非常集中,肌肉控制力超群,可他每一次移動掩膜,推動光刻頭之後,都需要重新對准,聚焦,再怎麼熟練的操作員,其複位,步進,精確控制的效率也不可能比機器更高.
要想提升集成電路制備品質,生產效率,用自動化儀器代替手工操作,是見效最快,最容易實現的,即便是國內較低的自動化測量,控制水平,也可以使得整體水平出現一個飛躍式跨進.
而且之前,他們已經積累了相當的應用經驗.
當初在制造單晶爐控制部件,運動部件上,他們與單晶爐制造廠家,自動化研究所協作,已經積累了豐富的經驗,並具有了相當的默契.郭逸銘他們這次再次與自動化研究所攜手,在和上海廠的技術人員進行充分交流之後,對國產的半導體制造設備進行了一次大刀闊斧的改造.
通過不斷改進,嘗試,設置了大量的傳感器,伺服電機,自控程序,根據人工操作采樣結果,采用預制步驟的方式,為如何將原來交由人工控制的各種操作盡可能減到最少,他們絞盡腦汁.
這方面,材料所也給與了大力協助.
董老等人得知郭逸銘他們在改進集成電路制造設備的消息以後,對如何實現自動化操作充滿了興趣,很快便也積極投入進來,從技術角度給與了全方面協助.
他們的支持非常關鍵.
論到對這個時代國內最尖端科技的實現方法,最為權威的部門莫過于材料應用所.董老他們查閱大量資料,和所里的技術儲備,屢屢在郭逸銘他們改造遇到困難的時候,在關鍵地方提出了合理建議,從而使得他們得以突破技術難關.
郭逸銘提供技術思路,材料所負責提供本時代能夠解決的技術,上海設備廠豐富的半導體設備制造經驗,何師傅等人的超精密加工能力.他們親密無間的合作,讓設備改造進度飛快向前.
並且隨著進度的提前,郭逸銘還對在集成電路制造中,居于最關鍵技術環節的光刻機設備的改造,做出了全新的改進.
光刻是進行集成電路制造的首要環節,其精度,成功率,可以說直接決定了集成電路制造的品質,和產品良品率高低,重要性無論如何拔高,都不為過.
國內當前的光刻機,還采用的是六十年代的接觸式光刻機,在移動掩膜時,不留心就會碰觸到光刻膠.而掩膜上哪怕是出現一個極其細微的損傷,都將給接下來的集成電路制造,帶來無可估量的嚴重後果.
在此之外,國內現在的光刻機紫光照射,是通過透鏡聚焦于一點,對局部電路進行光刻之後,再對另一個局部電路進行光刻處理.對比國外已經流行的伺服電機驅動,紫外光聚焦點對掩膜電路進行掃描式曝光,國內的光刻效率非常低下.
郭逸銘沒有興趣跟在外國人屁股後面,亦步亦趨.
他親自動手設計,將原來接觸式光刻平台,上移之後,通過光學作用,將透鏡凝縮的聚焦點,擴張放大後再縮為一條線.
通過步進電機,精密驅動紫外光前後移動,變換曝光位置.
這可不是什麼掃描式光刻機,而是後世才逐漸成熟,比掃描式光刻機更先進的步進掃描式光刻機.
這種光刻機,通過調整透鏡距離,將原來點狀的紫外光聚焦放大為覆蓋到單晶矽邊緣的條狀曝光區.這樣就可以一次性實現對整條區域內電路的照射曝光,一下子就將光刻效率提升數十倍,既加快了制造效率,又節約了成本,可謂是一舉數得.
為了盡快完成對設備的改造工作,他們一直從80年11月,忙到了81年的3月下旬.
整整五個多月的時間,他們沒有一天的休息時間.
為了節約每一份每一秒,盡管材料所就在馬路對面,董老他們仍舍不得浪費這麼一點點時間.所有參與技術攻關的人員,吃住都在行政樓內,稍微有一點空閑,他們也用來分析,討論,研究如何對設備進行自動化改造.有好幾次都已經深更半夜了,腦子里忽然有了某個思路的董老等人,也爬起來,心急火燎地敲開郭逸銘的房門,與他就此展開論證.
就這樣,他們日以繼夜的投入到改造工作中,所有人都忙得人不像人,鬼不像鬼,每天一直要忙到最後一絲精力都被榨干才精疲力盡投入夢鄉.他們忙得連打理個人衛生的時間都沒有,只有利用在進潔淨車間經過必須洗漱程序時匆匆洗漱一下.
就這樣,一直忙到81年3月23日,第一套完整的半導體制造設備終于裝配完成.
設備的安裝,調試工作也是一個需要非常小心的活.
高精密的設備,對工作環境的要求也是同樣苛刻無比.這個時候,就顯出了何師傅等人的本事,他們僅靠著肉眼觀察,光影判斷,就能精確判斷出設備的傾斜角度是否符合要求,其精確率,絲毫不亞于上海廠幾位拿著測試設備隨時觀測的工程師,且做出判斷的速度,比他們擺放設備,從各個角度反複測量還來得快!
安裝調試工作又用了將近一個月時間,4月17日,設備正式啟用,進入試運行.
這是一個足以載入中美電子研究所史冊的日子,當天,所有得知消息的研究,行政,工人全都放下了手頭的活,聚到了處理器潔淨廠房外.雖然他們不能進去,什麼也看不到,聽不到,但所有人都不肯離去,都默默地等在門口.
幾位曾在無線電一所等好幾家重點科研單位,從事了數十年半導體制造設備操作,多次榮獲先進工作者,勞動模范稱號的老技術人員,紛紛各就就位.
嚴格的設備運行前檢查工作,在郭逸銘全體研發人員的矚目下,一絲不苟地進行著.
他們在前期設備研制改造過程中,就全程參與其中,一些具體操作要領還是源于他們的建議,各種操作流程已經是銘記于胸.在這次開機測試前,他們向郭逸銘拍著胸口保證,哪怕是閉著眼睛,他們也會按照規范要求,圓滿地完成設備操作,絕不會出任何紕漏.
郭逸銘相信他們能夠說到做到.
尺寸1:1掩膜版早已制造完成,一共准備了12塊掩膜版,這一點在工藝上並無特大改進.在操作員控制下,自動上膠機飛速轉動,緩緩接近單晶矽襯底,飛快地旋轉而過,一層光刻膠就勻稱的塗抹到了單晶矽襯底上.
操作員對其厚度,均勻程度檢測以後,向郭逸銘他們挑起了大拇指.
一陣輕微的歡笑聲,在人群中響起,隨即便迅速重歸甯靜,未到試運行結束,誰也不敢有絲毫放松.
塗抹了光刻膠的襯底,被送進烘焙爐中進行烘焙,使光刻膠干硬成型,並完成內部形變,之後自動進行退火處理.
操作員用操作鉗夾出操作盤中,將硬化後的單晶矽襯底送到相鄰的另外一個淨潔室內.這里,負責操作光刻機的技術人員已經完成了光刻機的預操作,掩膜版盒也已安裝到位,見到呈放單晶矽襯底的操作盤傳送過來,低頭再次檢查了一下光刻膠塗抹情況之後,用帶著防護手套的手,打開光刻機艙門,小心翼翼將操作盤放置入內,仔細檢查之後,關上艙門.
他回到控制位,按工藝流程,快速地在控制儀表盤上進行各項操作:釋放掩膜版盒,鎖定,選擇掩膜版編號,控制所需編號掩膜版放下,輸入曝光率,焦深,能量輸出強度等各項數據,並通過顯示屏核對輸入是否正確.一切確認無誤,他按動啟動開關,機器聲輕微嗡鳴,光刻機開始自動工作.
光刻部分,這個流程是在光刻機內部完成,所有人都看不到具體過程,只能默默等待.
顯示屏上,代表光刻進度的進度條緩慢縮短,漸漸縮短成一個小方塊,再縮短為一條線,最後消失殆盡.
屏幕上跳出一個選項:重啟/關機.
操作員選擇關機,按照操作流程關閉氮氣閥門,壓縮空氣,真空,稍等一陣,開倉取出光刻完成的操作盤,放進入顯影設備中,浸泡在顯影液中進行顯影處理.這套浸泡顯影,清洗等流程也采用了全自動操作,操作員也如同旁觀的郭逸銘他們一樣,只能緊盯著控制屏幕,而再也無須親自動手控制.
董老畢竟是七十多人的老人了,長時間站立下體力有些不支.旁邊的萬洪年紀同樣不輕了,高國皓好心地讓他們坐下休息一會兒,但誰也不肯離去.兩個老頭子你攙著我,我扶著你,顫巍巍地站在那里,固執地要第一時間看到結果.
成功還是失敗,他們都要第一時間得到確切消息!
這里面,也有著他們心血的結晶!
顯影結束.
操作員用操作鉗將操作盤取出,將仍帶著濕潤的操作盤放進烘焙機進行烘焙處理.又是一陣等待,直到顯示屏綜合監控數據顯示出烘焙已結束,操作員打開烘焙機,用操作鉗將冷卻後的操作盤取出,將其放置到眼前的顯微鏡下,仔細觀察單晶矽襯底上的電路顯影結果.如果光刻,顯影,清洗,烘焙過程中出現差錯,這張單晶片將被廢棄,不會轉入下一流程.
他仔細地轉動著鏡頭,調節焦距.
包括郭逸銘在內,雖然明知道穿戴著無塵工作服,呼吸不會對別人有所干擾,但所有的人都還是連大氣都不敢出,目光灼熱地看著操作員每一個細微的動作,焦急地等待他的檢驗結果.
這個結果,將是對他們這幾個月辛勤工作的最佳檢驗.
老頭子已經站不穩了,兩人的面罩玻璃被他們呼出的熱氣給蒙花.郭逸銘實在看不下去了,硬要將兩位老人拉出去,可他們卻大發雷霆,堅決不肯離開.郭逸銘等人見他們態度如此堅決,也是極為無奈,只好讓他們靠在幾個年輕人身上,幫他們支撐搖搖欲墜的身軀.
仿佛永遠也不能完成的檢查工作終于結束.
操作員抬起頭來,在無塵工作服的玻璃面罩下,是他閃閃發亮的,略帶著一絲水汽的眼睛,一聲沉悶的嘶吼透過面罩發出來,傳到每個人耳朵里.
"顯影效果極其出色,整片單晶矽襯底沒有發現任何瑕疵!這是一片優質品!"
接下來,將是耗時漫長的化學刻蝕,通過沉積,參雜,離子注射等手段,生成電路,元器件.每一種部件的制造,都需要重複一遍上述環節,整個集成電路的制造將耗費數日的時間.所以真正的集成電路的制造都是采用流水線作業,而不會像這次一樣,只用數片單晶矽進行少量試制.完整的集成電路制造,郭逸銘他們是不可能在今天內就看完整的.
但邁過了前面這個最重要的關卡,尤其是每一道工序都要重複運用的光刻機,表現如此出色,可以說,這次的試運行至此已經圓滿成功.
他們對設備的改造,完美地達到了當初的設計要求!
聽到操作員傳出的那一聲嘶吼,董美堂身軀忽然挺立,眼中亮光一閃,正要笑出聲來,隨即,瞬間又軟了下去,就連身邊的郭逸銘用力想要抱住他也抱不住.他整個人像泥一樣癱軟,再也沒有一絲的力氣可以支撐身體.
但在他雙眼緊閉的臉上,卻是一幅極度滿足的笑容,笑得非常燦爛和甜蜜.
我們,成功了!@