返回蘭州的路上,戈壁的風沙似乎溫和了許多。
吉普車在顛簸的土路上行駛,窗外是綿延的祁連山脈。
陳助教開著車,他的側臉在晨光中顯得格外認真。
經過幾天相處,這位蘭大助教已經和他們成了朋友。
“呂工,你們下一站是510所吧?”陳助教問。
“對,蘭州物理研究所。”呂辰點頭,“他們在真空技術和空間環境模擬方面是國內頂尖。”
“何止頂尖,”陳助教語氣裡帶著自豪,“那是獨一份。510所承擔著國家航天器地面試驗的重任,他們的裝置,有些連蘇聯專家撤走時都想拆走,但被咱們硬生生保住了。”
錢蘭從把頭轉回車內:“陳老師,您瞭解510所的真空罐嗎?”
“略知一二。”陳助教換了個檔,“那是個大傢伙,直徑得有十幾米,能抽到10^-6帕的極高真空,還能模擬太空中的溫度驟變、粒子輻射。咱們要上天的衛星、飛船,都得先在裡面‘烤’一遍,合格了才能出廠。”
吳國華倒一臉嚮往:“這種裝置,對‘星河計劃’太重要了。晶片要是想用在天上的儀器裡,必須經過這種極端環境考驗。”
“正是如此。”呂辰望著越來越近的檢查站,“積體電路從‘能用’到‘頂用’,從地面裝置走向航天軍工,510所就是那道必須跨過的門檻。”
到達蘭大又是深夜,三人繼續在蘭大住下。
第二日一早,陳助教開車帶著三人直奔510所。
510所位於黃河北岸,是一片相對獨立的區域,圍牆高大,門口有軍人站崗,透著一股子精密與肅穆。
陳助教出示了介紹信和保密證件,經過嚴格檢查後,吉普車才被放行。
院內綠樹成蔭,幾棟灰白色的實驗樓靜靜矗立。
一位四十多歲、穿著白大褂的研究員已在主樓前等候。
“歡迎三位同志,我是510所第三研究室的主任,姓鄭,鄭衛國。”研究員上前握手,動作幹練,“劉星海教授已經打過電話,說你們要來考察空間環境試驗裝置。”
“鄭主任您好,麻煩您了。”呂辰連忙道,“我們是紅星工業研究所的,這次來主要是想了解貴所在真空與空間環境模擬方面的能力,看看能不能為‘星河計劃’提供支援。”
鄭衛國眼睛一亮:“參與星河計劃,是咱們的榮幸!走,我帶你們看看咱們的家底。”
他沒有客套,直接領著三人走向研究所深處。
穿過兩道厚重的防輻射門,他們來到一個巨大的廠房式建築內。
眼前的景象讓呂辰三人同時屏住了呼吸。
廠房中央,矗立著一個銀白色的圓柱形罐體,直徑約十五米,高度超過二十米,像一尊沉默的鋼鐵巨人。
罐體表面佈滿了各種介面、觀察窗和管線,頂部是複雜的密封機構。
罐體一側連線著多層樓高的輔助系統,真空泵組、液氮冷卻系統、輻射源裝置、資料採集中心。
“這就是我們的KM-3空間環境模擬器。”鄭衛國的聲音在空曠的廠房裡迴盪,“國內唯一,亞洲最大。能模擬高度真空、溫度從-180°C到+150°C的迴圈變化,還能載入太陽紫外、電子、質子等多種輻射環境。”
他指著罐體側面一個透明觀察窗:“透過這裡,可以看到內部有六自由度機械臂,能夾持試驗件在罐內移動、旋轉,模擬衛星在軌姿態。罐壁內埋設了超過五百個溫度和輻射感測器,實時監測每一個點的環境引數。”
錢蘭迅速在筆記本上記錄,手指因為激動而微微發抖:“鄭主任,這臺裝置的真空度能達到多少?”
“極限真空10^-6帕,工作真空10^-4帕。”鄭衛國如數家珍,“相當於距地面一千公里以上的太空環境。抽到極限真空需要七十二小時,但一旦達到,維持真空的能量消耗反而會降低。”
吳國華仔細打量著那些複雜的管路:“真空泵系統是怎麼配置的?”
“三級泵組。”鄭衛國耐心解釋,“前級是旋片機械泵,中級是羅茨增壓泵,最後是油擴散泵加分子泵。最困難的是密封,這麼大尺寸的罐體,要保證在極端溫度迴圈下不漏氣,我們花了三年時間才攻克密封材料和結構設計。”
他走到控制檯前,指著上面密密麻麻的儀表和記錄儀:“所有的溫度、真空度、輻射劑量資料都會實時記錄在這裡。每個試驗件進來,我們都會給它建立完整的‘體檢檔案’,從進罐到出罐,每一個環境引數的變化、試驗件的響應,全部有據可查。”
呂辰深吸一口氣,問道:“鄭主任,這套系統……,測試過真正的航天器件嗎?”
“當然。”鄭衛國臉上露出自豪的神色,“去年剛為‘東方紅一號’的預研元件做過環境試驗。雖然專案還在保密階段,但我可以告訴你們,經過我們這裡考驗的器件,上天后沒有出過一例因為環境適應性問題導致的故障。”
他頓了頓,看向呂辰:“你們想做能上天的晶片?”
“是的。”呂辰鄭重回答,“‘星河計劃’的目標不僅是造出地面用的積體電路,更要發展航天級、軍工級的高可靠性晶片。未來衛星的計算機、導彈的制導系統、飛船的控制單元,都應該用上中國人自己設計製造的晶片。”
鄭衛國眼神銳利:“那就必須經過我們這裡的考驗,太空環境極端嚴酷,真空下的散熱問題、溫度驟變引起的材料應力、高能粒子造成的單粒子效應……”
他一個個數著可能遇到的問題,每說一個,呂辰就點頭一次。
這些問題,正是他前世所知的航天電子學經典難題,在這個1963年的中國,510所的研究人員已經憑藉有限的資源和深厚的功底,摸到了門檻。
“鄭主任,您說的這些,正是我們需要貴所幫助解決的。”呂辰誠懇地說,“積體電路能不能在太空活下來,我們需要一套標準,甚麼樣的晶片能上天?需要經過哪些測試?合格線劃在哪裡?”
鄭衛國沉思片刻,走向檔案櫃,取出一本厚厚的藍色封皮手冊。
“這是我們所內部編寫的《星載電子器件環境試驗暫行規範》,目前只針對分離元件和簡單電路。”他將手冊遞給呂辰,“但裡面的基本原理和測試方法,對積體電路應該也有參考價值。”
呂辰接過手冊,裡面詳細規定了真空、熱迴圈、輻射、振動、衝擊等各項試驗的流程、引數和判據。
雖然還比較粗糙,但已經形成了完整的體系框架。
“鄭主任,我們能不能以這本規範為基礎,共同起草一份《星載積體電路空間環境測試規範》?”呂辰提出建議,“根據晶片樣品和基礎資料,510所提供測試裝置和專業經驗,建立中國自己的航天晶片准入標準。”
鄭衛國沒有立即回答,他走到真空罐前,手掌輕輕貼在冰涼的金屬外殼上,彷彿在感受這個巨人的脈搏。
“呂辰同志,你知道這臺KM-3,最初是怎麼來的嗎?”他忽然問。
呂辰搖頭。
“1958年,蘇聯專家幫助我們設計,但1959年他們撤走時,帶走了全部核心圖紙,連一個螺栓的規格都不留。”鄭衛國的聲音平靜,但每個字都帶著重量,“他們說,中國人搞不出這麼精密的東西,給了也是浪費。”
他轉過身,眼神堅定:“所裡當時下了死命令,就是用手摳,也要把這臺裝置摳出來。我們組織了全所最好的工程師和技術工人,一點一點反推,一個零件一個零件測繪。沒有高精度加工裝置,老師傅就用普通車床配上自制的工裝,靠手感車出公差不到百分之一毫米的零件。沒有特種密封材料,我們就用牛皮、橡膠、石墨一層層試驗,失敗了三百多次,終於找到了可行的配方。”
“三年,”鄭衛國伸出三根手指,“整整三年,我們吃住在車間,很多人連續幾個月沒回家。最後裝置組裝起來,第一次抽真空測試,我們所有人都站在罐子外面,手心裡全是汗。當真空表指標穩穩停在10^-4帕時,車間裡哭聲一片。”
他看向呂辰:“所以你們說要搞中國人自己的航天晶片,我信。因為咱們中國人,最擅長的就是把別人認為不可能的事,變成可能。”
鄭衛國從白大褂口袋裡掏出鋼筆:“那份合作備忘錄,我籤。510所全力支援‘星河計劃’,不僅要幫你們測試,還要幫你們建立從設計、製造到驗證的完整可靠性體系。”
當天下午,在510所的會議室裡,呂辰代表紅星工業研究所,鄭衛國代表蘭州物理研究所,共同簽署了《關於聯合開展星載積體電路空間環境測試技術研究的合作備忘錄》。
備忘錄明確了雙方的責任,紅星所負責提供晶片樣品、設計資料和基礎可靠性資料;510所負責提供測試裝置、環境模擬方案和結果分析;雙方共同制定測試規範,共享研究成果。
簽字儀式簡單而莊重,沒有鮮花和掌聲,只有鋼筆劃過紙張的沙沙聲,和四個中國人對未來的鄭重承諾。
離開510所時,天色已近黃昏。
第二天一早,他們的調研轉向了工業的另一極。
車子駛入西固工業區時,景象陡然變化。
戈壁的蒼涼被鋼鐵森林取代,無數管道如銀色巨蟒在空中交錯延伸,高聳的塔罐在晨霧中若隱若現,煙囪噴吐著白色蒸汽。
空氣中瀰漫著複雜的化學氣味,瀰漫著一股烴類、硫化物、催化劑混合的工業氣息。
“這裡就是共和國的石化重鎮。”陳助教介紹,“‘一五’期間重點建設的156個專案,有好幾個落戶在這裡。蘭煉、蘭油,還有正在建設的合成橡膠廠、化肥廠……”
蘭州石油化工廠的廠區大門前,一輛輛槽車進進出出,工人們穿著深藍色工裝,行色匆匆卻秩序井然。
接待他們的是廠技術科的孫副科長,一個五十來歲的老化工,臉上帶著長期倒班留下的疲憊,但眼神依然銳利。
“紅星所的同志,歡迎歡迎。”孫科長說話帶著濃重的山東口音,“我們已經收到紅星所的函文,你們需要高純度的化學品?”
“是的孫科長。”呂辰開門見山,“我們需要的不是普通工業品,而是電子級,純度至少%,金屬離子雜質含量要低於十億分之一。”
孫科長愣了一下,隨即苦笑:“呂工,您知道你說的這個‘電子級’是甚麼概念嗎?”
他領著四人走向廠區深處,邊走邊說:“我們廠主要生產合成橡膠、塑膠、化肥,還有基礎的有機溶劑,苯、甲苯、二甲苯這些。純度嘛,工業級95%以上,精製級98%左右,就算是航空級,也就99.5%頂天了。您說的%,還要控制十億分之一的金屬雜質……”
他搖搖頭:“這已經不是提純的問題,這是‘淨化’。咱們現在的裝置、工藝、檢測手段,都達不到這個水平。”
一行人來到一個車間前,孫科長指著裡面正在執行的裝置:“這是我們唯一一條能生產高純度溶劑的中試線,用的是精餾加吸附工藝,目前能穩定產出99.5%的二甲苯,已經是國內最高水平了。”
車間裡,幾個老師傅正在操作檯前監控儀表。
巨大的精餾塔靜靜矗立,蒸汽管道嗡嗡作響。
牆上掛著“安全生產,質量第一”的標語,記錄板上寫滿了操作引數。
錢蘭仔細觀察著流程,忽然問:“孫科長,您這套精餾塔,理論塔板數是多少?”
“八十塊。”孫科長有些驚訝地看著錢蘭,“小姑娘懂化工?”
“我是學工程的,懂一點原理。”錢蘭謙虛地說,“八十塊理論板,對於分離沸點相近的組分來說,分離能力有限。要達到%的純度,可能需要兩百塊以上的理論板,或者採用萃取精餾、分子篩吸附等複合工藝。”
孫科長眼睛一亮:“說得在理!我們也知道問題在哪裡,可是……”他嘆了口氣,“廠裡任務重,要保橡膠、保化肥,這些‘高精尖’的專案,要裝置沒裝置,要人手沒人手,要經費……”
他話沒說完,但意思已經很清楚。
1963年的中國,首要任務是解決“有無”問題,是建設完整的工業體系。
像電子級化學品這種位於產業鏈頂端、需求尚未形成規模的產品,確實難以得到足夠的資源投入。
“孫科長,我理解廠裡的難處。”呂辰誠懇地說,“但我們能不能換個思路,不要求一步到位,而是分階段推進?”
他詳細解釋道:“第一階段,我們先攻關一兩種最關鍵的溶劑,比如光刻膠用的環己酮或者丙二醇甲醚醋酸酯。貴廠提供現有的生產裝置和技術人員,我們紅星所提供工藝改進方案和部分檢測裝置,咱們聯合成立一個小型攻關組,目標是在現有生產線上,把一種溶劑的純度從99.5%提高到99.9%。”
“第二階段,以這個成果為基礎,向部裡申請專項經費,建設一條真正的電子級化學品中試線。這條線不用大,年產幾十噸就行,但工藝和裝備要按最高標準設計。”
“第三階段,如果中試成功,再考慮產業化放大。到那時,積體電路的需求應該也起來了,市場有了,政策支援也會跟上。”
孫科長聽得認真,手指無意識地敲擊著操作檯的邊緣:“分階段……小步快跑……這思路可行。不過呂辰同志,您說的工藝改進方案,具體指甚麼?”
吳國華從公文包裡取出一疊資料:“孫科長,這是我們收集的國外電子級化學品生產工藝文獻綜述。雖然具體引數保密,但技術路線可以借鑑,比如多級精餾結合分子篩吸附、離子交換樹脂除金屬、超濾膜過濾顆粒物、全程不鏽鋼或氟塑膠管路防止汙染……”
他一邊說,一邊在紙上畫出簡單的流程圖。
孫科長接過資料,越看眼睛越亮:“這些方法……有些我們其實知道,但沒系統地整合過。離子交換樹脂除金屬,我們水處理車間就在用;超濾膜,紡織廠那邊有類似技術;不鏽鋼管路,我們新上的航空煤油生產線就是全不鏽鋼……”
他猛地抬起頭:“呂辰同志,如果你們真能提供技術指導,廠裡可以抽調最好的技術人員,成立攻關組!咱們就從環己酮開始,那東西我們本來就在生產,基礎好。”
“一言為定。”呂辰伸出手,“我們回去後,會盡快整理詳細的技術方案寄過來。另外,我們還會協調中科院化學所、上海試劑廠的專家,組成聯合技術支援團隊。”
兩隻手緊緊握在一起。
在蘭州煉油廠,情況略有不同。
蘭煉主要生產燃料油和潤滑油,電子級溶劑不是他們的主業。
“晶片是未來的‘工業糧食’,這個道理我懂。”總工是個頭髮花白的老幹部,說話擲地有聲,“我們蘭煉雖然不直接生產電子化學品,但我們可以做兩件事。”
“第一,為你們的電子級化學品生產提供原料保障 高純度的基礎烴類,我們可以專門開闢一條精製線來生產。”
“第二,咱們可以在其他領域合作。”總工指著廠區規劃圖,“比如你們研究的工業陶瓷,我們煉油廠的反應器、儲罐、高溫管線,都需要耐腐蝕、耐高溫的材料。還有你們那個‘電子耳朵’裝置,我們的大型壓縮機、催化裂化裝置,也需要狀態監測和故障預警。”
他越說越興奮:“這樣,咱們籤個全面合作框架協議。你們幫我們解決生產中的材料問題和裝置監測問題,我們幫你們解決原材料問題和工業驗證場景。這叫互相成就!”
這個提議超出了呂辰的預期,但細想之下,確實大有可為。
積體電路需要的高純度化學品,本質上是石化產業鏈的延伸。
而石化工業的裝備升級和智慧化,又正好是“星河計劃”衍生產品的重要應用場景。
兩者結合,能形成良性迴圈。
當天下午,在蘭煉廠的會議室裡,雙方就特種材料與工業監測領域開展全面合作簽了一個框架協議。
蘭煉為紅星所提供高純度烴類原料樣品和工業試驗場地;紅星所為蘭煉提供工業陶瓷部件試用和“電子耳朵”系統試點安裝;雙方建立定期技術交流機制,共享相關領域的技術進展。
簽字後,總工握著呂辰的手,鄭重地說:“呂工,我知道你們要搞的電子級化學品,純度要求比我們的航空煤油還高几個數量級。這對還在‘喝大碗茶’的蘭煉來說,等於要學‘繡花’。但我可以向你保證。”
他頓了頓:“蘭煉人拼了命,也要搞出晶片需要的‘洗澡水’和‘顯影藥’!共和國的大工業,不能倒在最精細的材料門檻上!”
當晚,呂辰三人在蘭大透過長途電話向北京的劉星海教授彙報工作。
第二天清晨,他們結束了蘭州的六天行程,告別了嶽伴教授和陳助教,搭上了隴海線寶蘭段的列車,沿著渭河河谷蜿蜒東行,前往寶雞。
列車穿過一個又一個隧道,明暗交替中,黃土高原的溝壑逐漸被秦嶺餘脈的青山取代。