在家休息了兩天,呂辰來到紅星軋鋼廠。
先來到自動化控制中心,找到陳志國。
他正伏在繪圖板前,手裡拿著丁字尺和繪圖筆,專注地畫著甚麼。
聽到腳步聲,他站起身,捶了呂辰一下:“回來了?這一趟收穫不小吧?”
“超出預期。”呂辰取出一個資料夾,“志國,你看看這個東西能不能做。”
陳志國接過資料夾,開啟一看,裡面是十幾張精心繪製的圖紙,雙桶洗衣機結構圖、傳動系統示意圖、控制電路原理圖、零部件加工工藝說明……
每張圖紙都標註詳細,尺寸精確,甚至還有簡單的力學計算。
“這是……洗衣機?”陳志國仔細看著,“雙桶的?一個洗,一個甩幹?”
“對。”呂辰指著圖紙解釋,“左邊洗滌桶用波輪旋轉產生水流,右邊脫水桶高速旋轉離心脫水,一個電機,透過離合換檔。”
陳志國眼睛越來越亮:“巧妙!這個傳動機構設計得很合理,用皮帶輪變速,成本不高但可靠。還有這個防水設計,電機放在底部,透過密封軸傳動……”
他翻到電路圖部分:“控制部分用定時器和機械開關,簡單實用……”
看了一會兒,陳志國收起圖紙:“這個不難,找點邊角料就做了。”
他猶豫了一下:“不過……,做樣機沒問題,但要是量產,手續麻煩……”
呂辰拍拍他肩膀:“先做樣機試用,驗證一下技術,如果可行,再想辦法處置……”
交待完,呂辰來到研究所主樓前,鎖好車,提著包走進大樓,來到劉星海教授辦公室,敲門進去,裡面果然坐著好幾個人,劉教授坐在辦公桌後,宋顏教授和謝凱教授分坐兩側,還有幾個研究所的骨幹。
“呂辰來了,坐。”劉教授指了指空著的椅子。
呂辰坐下,聽著劉教授談話:“你們這一趟調研,確實‘挖到寶’了。華東線的電晶體工藝、矽材料提純、真空技術,這些都是製造環節的核心,收穫巨大;東北線的裝置,光刻機、精密機械、化工原料也是基本鋪平;最難得的是西北、西南線,找到鍺礦、鎵材料,這兩項突破,對‘星河計劃’意義重大……,材料、工藝、裝置,完整鏈條已經構成。”
點評了一會,劉教授看看手錶:“時間差不多了,準備出發吧。今天下午的理論組會議很重要,王先生、夏先生都會到場,還有各單位的專家。我們要把這兩個階段的調研成果,系統地彙報一次。”
他站起身,神情嚴肅:“能不能從構想走向實施,今天這場會,是關鍵一步。”
下午兩點,中科院計算所小會議室裡,已經坐了三十多人。
房間不大,長方形會議桌旁坐滿了人,靠牆還加了幾排椅子。
空氣裡瀰漫著煙味和茶香,還有紙張翻動的沙沙聲。
主位空著,旁邊坐著計算所的夏先生,此刻正與數學所的陳教授低聲交談。
再往右,是黃昆先生團隊的張老師,半導體物理專家;計算所的高先生,體系結構專家;北大數學系的程先生,函式逼近論專家;清華數學系的徐先生,應用數學和運籌學專家;北大物理系的甘先生,固體物理;清華物理系的何先生,統計物理……
正在北京開會的光學泰斗、長光所的王先生,也應邀前來,坐在主位左手邊,正仔細閱讀桌上的檔案。
劉星海教授帶著宋顏、謝凱、呂辰三個調研團隊的人走進會議室時,所有人的目光都投了過來。
劉星海教授在主位坐下:“大家不必客氣,”
調研團隊的人坐在會議桌對面,開啟公文包,取出了厚厚的彙報材料。
“王先生、夏先生,各位專家,同志們。”劉教授開口,“今天把大家請來,是要聽取‘星河計劃’調研工作的全面彙報。”
他頓了頓,環視在場眾人:“去年百工聯席會議上,呂辰同志提出了這個構想,當時很多人覺得太超前、太困難。但我們都相信,中國不是沒有基礎,只是這些基礎分散在全國各地,缺乏系統整合。因此,我們開展了一次全國調研工作,對星河計劃相關的各環節進行了全面摸底。現在,調研工作已經結束,所以今天的會,就是要摸清家底,然後整合。”
劉星海教授鋪墊完畢:“第一階段的調研,我們解決了理論的問題,大家都已經看到,在此我不再贅述,今天的重點是彙報第二階段的調研情況,在此我先說明我們的調研思路,然後由宋顏、謝凱、呂辰三位同志,分別彙報具體調研成果。”
“第二階段的調研,我們以‘材料與化學品提純、精密機械與裝置製造、電子元器件與封裝、測試與計量、特殊工藝與跨界技術、系統整合與軟硬體協同、基礎設施’七個方面為核心目標。採取三線並進的調研策略,將全國分為三個區域,由宋顏教授帶隊,負責華東、華中電子工業發達區,重點是元器件製造工藝;由謝凱同志帶隊,負責東北重工業與科研基地,重點是裝置製造與化工原料;由呂辰同志帶隊,負責西南、西北資源富集區,重點是原材料供應。”
“七個核心三條線,三個方向,目的就是摸清我國積體電路全鏈條的技術基礎與資源儲備。”
劉教授說完,看向宋顏:“宋教授,你先彙報華東線的情況。”
宋顏教授站起身,走到臺前:“王先生、夏先生,各位專家,我彙報華東、華中線的調研成果。”他開啟筆記本,“這條線我們走訪了上海、南京、無錫、蘇州等地共十二家單位,重點是元器件製造工藝。”
“第一站,上海元件五廠和上無十四廠。”宋顏翻開一頁,“這裡是我國電晶體生產的重鎮,具備從晶片切割、光刻掩模、擴散摻雜,到封裝測試全過程,他們的光刻掩模版,精度能達到20微米左右。”
會議室裡響起一陣低語,20微米,這已經是相當高的手工精度了。
“但是,”宋顏話鋒一轉,“問題也很明顯,這些精度嚴重依賴老師傅的熟練操作,這種手工製作方式,無法規模化,一致性差,而且老師傅一旦退休,技術就可能斷層。”
他繼續彙報:“在上海冶金所,我們看到了矽單晶提純的中試線,能把矽材料提純到6個9(%)的純度,但成品率只有30%到40%。主要問題是熱場不均勻,熔體對流不穩定,導致晶錠內部缺陷多。”
宋顏從公文包裡取出一個小玻璃瓶,裡面裝著幾片銀灰色的矽片:“這是他們給我們的樣品,純度達標,但直徑只有一英寸,而且每片的質量參差不齊。”
他繼續彙報上海無線電技術研究所、南京772廠、無錫半導體器件廠等單位的調研情況。
宋顏合上筆記本:“總的來說,華東線調研的結論是,我國已經具備了電晶體制造的基本工藝能力,有一批經驗豐富的老師傅,有初步的淨化生產意識。但問題也很突出,手工操作比重大,裝置簡陋,精度不夠,缺乏標準化,規模化生產能力不足。”
他頓了頓,看向在場專家:“但最重要的是,我們看到了可能性。如果把這些分散的工藝經驗整合起來,加上更精密的裝置、更嚴格的標準、更系統的管理,完全有能力造出我們自己的積體電路。”
會議室裡安靜片刻,然後響起掌聲。
接下來是謝凱,他走到臺前,開啟一個厚厚的資料夾,裡面除了文字報告,還有大量手繪草圖。
“東北線我們重點調研了裝置製造和化工原料,第一站是長光所,這是我們‘星河計劃’光刻組的牽頭單位。”
他取出一張草圖,貼在黑板上。
那是一臺複雜機器的剖面圖,標滿了尺寸和註釋。
“這是長光所正在除錯的第一代光刻機原型。”謝凱指著圖說,“採用汞燈光源,透過掩模版,把電路圖案投影到塗有光刻膠的矽片上。設計解析度是5微米,但實際除錯中發現很多問題。”
“首先是光源不穩定。”謝凱的手指點在圖紙的光源部分,“汞燈的強度有波動,導致曝光不均勻。他們試過加穩壓電路,但效果有限。王先生,”他看向長光所的王先生,“您補充一下?”
王先生站起身,走到圖前:“謝凱同志說得對。光源問題是我們目前最大的瓶頸。除了強度波動,還有光譜純度問題,我們需要的是特定波長的紫外光,但汞燈是全光譜的,雜散光會影響解析度。”
他頓了頓:“我們正在考慮技術方向,一是研發更穩定的汞燈電源系統;二是探索替代光源,比如鐳射,但鐳射技術剛起步,難度很大;還有一種辦法就是採用電子束光蝕刻,能穩定在5微米,但從長遠來看,必須要走光刻路線。”
謝凱繼續彙報:“除了光源,還有機械問題。光刻機的工作臺需要微米級的移動精度,但我們的絲槓、導軌加工水平不夠,有回程間隙,導致對準誤差。還有熱變形,機器執行一段時間後,溫度變化會引起結構微小的熱脹冷縮,影響精度。”
他翻到下一頁:“在哈爾濱工業大學,我們看到了希望。哈工大的精密機械實驗室,正在研究超精密加工技術。他們用自制的研磨機,能把絲槓的螺距誤差控制在1微米以內,這已經是國際先進水平了。更重要的是,他們有一種‘誤差補償’的思路,先測量出加工誤差的規律,然後在控制系統中預先補償。”
謝凱從資料夾裡取出一小段金屬件,遞給旁邊的專家傳看:“這是哈工大加工的樣品,表面光潔度達到V9級,幾乎像鏡子一樣。”
他接著彙報大連化學物理研究所的光刻膠、瀋陽金屬研究所的特種金屬靶材、哈爾濱鍋爐廠的大型真空腔體焊接技術和吉林半導體廠的全手工鍺電晶體生產線。
謝凱合上資料夾:“東北線的結論是,我國在精密機械、光學系統、化工材料方面有一定基礎,但與國際先進水平差距明顯。最大的問題是‘系統性’,單個零件可能做得不錯,但組裝成整機,效能就大打折扣。我們需要的是系統整合能力,是各個部件之間的精密配合。”
謝凱彙報完後,呂辰站起身走到臺前。
他開啟公文包,取出幾個小布袋、玻璃瓶和檔案。
他的彙報風格更加務實,資料密集:“西北、西南線的調研,目標是解決‘有米下鍋’的問題。積體電路需要高純度材料矽、鍺、鎵、砷,還有各種金屬。如果這些原材料受制於人,‘星河計劃’就是空中樓閣。”
呂辰取出一份報告:“在蘭州大學我們有兩個重要發現。一是放射性同位素示蹤技術,可以用於研究雜質在矽材料中的擴散行為,為提純工藝提供微觀機理指導;二是極端環境測試技術,他們用鈷-60放射源和小型質子加速器,模擬太空環境,測試電子器件的抗輻射能力,這對未來航天級晶片研發至關重要。”
“在蘭州,我們還訪問了510所。”他拿起一個玻璃瓶,裡面裝著幾塊黑色的材料,“這是KM-3空間環境模擬器的部件材料。510所有國內唯一的大型真空-溫度-輻射綜合模擬裝置,可以為航天級晶片提供地面試驗條件。我們已經初步達成合作意向,聯合制定《星載積體電路空間環境測試規範》。”
他放下瓶子,繼續道:“金川806廠,國家鎳鈷生產基地。這裡的高純鎳製備工藝已經能達到99.9%的純度,具備提升到%的基礎。更重要的是,工人在電解、浮選等環節積累了豐富的實操經驗,這些經驗資料,是任何書本上都學不到的。”
呂辰取出一小塊銀白色的金屬:“這是他們給我們的高純鎳樣品。我們計劃與他們共建‘高純鎳鈷試驗生產線’,專門為‘星河計劃’供應金屬佈線材料。”
會議室裡,專家們傳看著樣品,低聲議論。
“寶雞市給了我們人才驚喜。”呂辰翻開一頁名單,“我們去的時候,正逢全市技術大比武,湧現出一批技術骨幹,有掌握薄壁焊接防變形技術有焊工;有精通繼電器邏輯電路的電工;有能手工磨出λ/10精度的透鏡光學研磨老師傅……,這些人在各自的領域,都是‘大國工匠’級別的。”
他頓了頓,聲音變得鄭重:“但西南線最重要的發現,還是在雲南和貴州。”
呂辰取出一個牛皮紙信封,小心地展開裡面的手繪地圖,又拿出貴研所的化驗報告,以及貴鋁的合作意向書。
“在昆明,一位不願具名的老先生提供線索,他在會澤的一個老銅礦坑裡找到了一塊標本。昆明貴金屬研究所三次獨立分析,確認鍺含量%,賦存在閃鋅礦中,選礦富集性良好。伴生鉛4.3%、鋅6.1%,完全具備工業開採價值。”
會議室裡響起一陣騷動,鍺!這是半導體材料的重要元素!
“更詳細的資料是,”呂辰念著報告,“如果透過浮選獲得50%品位的鋅精礦,鍺品位可富集至0.1%以上。目前,由地質部、冶金工業部、雲南省聯合組成的勘探隊已經出發,前往會澤進行實地勘探。”
他放下報告,拿起另一個玻璃瓶,裡面裝著灰白色的粉末:“這是貴州鋁業公司的發現,安順的一個鋁土礦伴生的鎵,存量約5到6公斤,純度99.9%。鎵是砷化鎵半導體的關鍵材料,對高頻器件、微波器件、發光器件有不可替代的作用。”
他最後總結:“西南線的結論是:我國西南地區蘊藏著豐富的釩、鈦、鍺、鎵等戰略資源,完全可以支撐積體電路關鍵材料的自主供應。我們已經初步建立起從礦山到實驗室的材料供應鏈雛形。”
呂辰回到座位,會議室裡安靜了幾秒鐘。
然後,夏先生帶頭鼓掌,掌聲起初稀疏,隨後越來越響,持續了將近一分鐘。
劉星海教授起身走到黑板前:“同志們,七個目標三條線,拼在一起,就是一幅完整的圖景!”
“透過這次調研,我們知道‘怎麼造元件’”,他畫了一個方框,裡面寫著‘電晶體工藝、矽材料提純、真空技術……’
“我們也弄明白‘用甚麼工具造’”,他又畫了第二個方框,在裡面標註上‘光刻機、精密機械、化工原料……’
“還解決了‘用甚麼來造’”,他畫了第三方框,標註‘鎳、鈷、鍺、鎵、釩、鈦……”。
他轉過身,面向所有人:“這就是我們第二階段調研的成果,這說明,我們中國已經具備了積體電路全鏈條的雛形!我們不是從零開始,我們有基礎,有人才,有資源!”
夏先生也激動地站起來:“劉教授說得對!我以前總覺得積體電路太遙遠,是因為我只看到計算所這一畝三分地。但今天聽了這三條線的彙報,我看到了全國的力量,這些力量如果整合起來,完全有能力做成這件事!”
數學所的陳教授道:“各個子系統都已經存在,現在需要的是系統整合,是最佳化整體效能。”
黃昆團隊的張老師點頭:“半導體物理方面,我們已經有理論基礎。現在有了材料、工藝、裝置的具體資料,可以建立更精確的物理模型,指導實際工藝開發。”
長光所王先生感慨道:“有了高純度的鍺、鎵,再加上我們的光學系統,完全可以做出效能優異的紅外探測器、微波器件……”
會議室裡的氣氛徹底活躍起來。
專家們你一言我一語,討論著技術細節,提出合作建議,規劃下一步工作。
劉教授抬手示意大家安靜:“這次的調研,讓我們看到了希望,也明確了方向。接下來,我們要做三件事。”
他豎起第一根手指:“第一,立即進行技術整合工作,把三條線的調研成果系統化、條理化,制定詳細的技術路線圖和時間表。”
第二根手指:“第二,籌備第二屆百工聯席會議期間的‘星河計劃’全體會議。要把今天在座的各位專家,還有全國相關單位的代表都請來,正式成立各個專業組,材料組、工藝組、裝置組、設計組、測試組……,明確分工,落實責任。”
第三根手指:“第三,啟動首批攻關專案,不能等所有條件都成熟,要邊建設邊攻關。集中力量攻克5微米工藝,爭取在明年上半年拿出樣機。”
會議又持續了兩個小時。
專家們分組討論,確定了首批攻關方向,劃分了各單位的分工,擬定了資源調配方案。
散會時,已是傍晚,暮色四合。
走出計算所大樓,呂辰騎上腳踏車,沿著長安街向西行去。
街道兩旁,燈火漸次亮起。