動員會結束,第二天一早,紅星所右翼樓後方,積體電路實驗車間已是熱火朝天。
機器轟鳴、切割金屬…… ,人聲鼎沸。
呂辰的辦公室裡,貼滿了中試線的總平面圖、各區域詳圖、管線綜合圖、進度甘特圖,以及用不同顏色標註的“七虎攻堅作戰圖”。
桌上堆著厚厚的裝置清單、技術協議、施工日誌和問題跟蹤表。
潔淨環境系統的攻堅戰率先打響。
南州大學嶽伴教授和成電鄭老師團隊駐紮在現場,與梁先生手下的建築工程師、紅星所的暖通工程師組成了聯合指揮部。
首要難題是高效過濾器的獲取與自制。
航天部門支援的石棉纖維濾紙到了,只有區區五十平方米,對於龐大的送風系統需求來說,杯水車薪。
湯渺教授的材料團隊壓力巨大。
多孔陶瓷過濾器的研製取得了初步進展,他們以氧化鋁和矽酸鋁為基料,新增造孔劑,在特定溫度下燒結,得到了孔隙率可達40%、平均孔徑在1-5微米的多孔陶瓷片。
但如何將脆性的陶瓷片做成面積足夠大、強度能承受風壓、且密封良好的過濾器單元,是巨大的挑戰。
“不能做成平板,強度不夠,風阻也大。”呂辰盯著燒結出來的小樣片發愁。
“借鑑折皺式金屬過濾器的結構呢?”嶽伴教授拿起一張鋁箔隔板,“把多孔陶瓷做成薄板,然後像摺紙一樣摺疊起來,用耐高溫的陶瓷粘合劑粘接邊緣,形成一個陶瓷‘手風琴’。摺疊結構既能增加面積,又能增強整體抗彎強度。”
“陶瓷薄板……我們現在的工藝,厚度低於3毫米就容易碎裂。”湯渺教授沉吟。
“試試流延成型。”嶽伴教授提了一個建議,“把陶瓷粉料、粘結劑、塑化劑、溶劑混合成均勻的漿料,用刮刀在平整的基帶上流延成薄層,乾燥後形成柔韌的‘生瓷帶’。我們可以把生瓷帶像處理紙張一樣摺疊、切割,然後再進行燒結定型。這樣或許能得到更薄、更均勻的陶瓷片。”
這個思路讓材料團隊眼前一亮。
立即調整實驗方案,開始嘗試流延工藝。
同時,對於無法等待陶瓷過濾器的區域,聯合團隊決定“土法上馬”,採購中效無紡布過濾器作為前置,後面串聯多層浸漬了特種膠液的超細玻璃纖維棉,自制“夾心餅乾”式過濾器。
雖然效率達不到高效級別,阻力也大,但至少能大幅降低進入核心區域的塵埃濃度,為關鍵裝置自帶的“潔淨島”工作臺減輕負擔。
垂直層流工作臺的設計和加工同步進行。
不鏽鋼板焊接的箱體要求極高的密封性,所有焊縫必須打磨平整、做檢漏測試。
風機選用低噪音的離心風機,但需要重新設計葉輪和蝸殼,以減少自身振動和湍流。
最關鍵的均流裝置,開始嘗試用多層不同目數的不鏽鋼絲網疊加,後來發現阻力不均,改為在出風口下方安裝一種特製的“微孔泡沫鋁”阻尼層。
這是從航天材料渠道搞到的“寶貝”,孔隙均勻,既能有效均流,自身產塵極少。
梁先生的團隊負責整個車間的壓力梯度設計和施工。
他們用彩色的塑膠條在牆上標出了不同潔淨等級區域的邊界,並精心計算和調整各區域的送風量和迴風量比例。
為了維持正壓,迴風口的面積和位置經過反覆模擬和現場煙霧測試。
車間大門改造成帶互鎖裝置的雙門氣閘室,人員進入必須按規定路線更衣、風淋。
超純水系統,在車間旁一個單獨隔出的區域內緊鑼密鼓地建設。
上海醫工院的沈工程師成了這裡的“大總管”。
電滲析堆是定製的小型裝置,電極板、離子交換膜、隔板的組裝和密封要求極高,稍有洩漏,效率就會大打折扣。
安裝除錯階段,經常出現水流不均、脫鹽率波動的問題。
沈工帶著工人一遍遍拆裝,調整墊片厚度,測試不同流速下的效能。
離子交換柱的安裝更是細緻活。
南開大學提供的核子級樹脂,像金沙一樣珍貴。
填充時必須緩慢、均勻,防止產生氣泡或分層。
再生用的電子級酸鹼,由上海試劑總廠派專人押運而來,儲存和使用都有嚴格的規程。
管道焊接是另一個難點。
不鏽鋼管的焊接必須採用氬弧焊,內部充氬氣保護,防止焊口內壁氧化。
焊工需要經過專門培訓,每個焊口完成後,都要進行內窺鏡檢查和水壓、氦質譜檢漏測試。
沈工拿著檢漏儀,像獵犬一樣在密密麻麻的管道間巡視,不放過任何一絲可疑的洩漏訊號。
水質監測臺搭建起來,國產電阻率儀、簡易的顆粒計數裝置、細菌培養皿擺放就位。
雖然簡陋,但構成了最基本的水質監控網路。
特種氣體系統,位於車間最外圍一個單獨建造的、帶有厚重防爆牆的小房子裡。
這裡的氣氛最為肅殺。
核工業部的安工臉色永遠像鋼板一樣冷硬。
他制定的安全規程細緻到近乎苛刻,進入氣瓶間必須兩人同行,穿戴防靜電服和護目鏡;任何操作前必須進行氣體洩漏預想和應急預案口頭複述;工具必須使用防爆型;氣瓶固定鏈的鬆緊程度都有規定……
航天一院的流體工程師,對管道施工質量有著偏執的要求。
雙套管系統的焊接全部採用自動軌道焊,焊前坡口加工精度、焊後X光探傷,一個環節都不能少。
他拿著放大鏡和焊縫檢驗尺,一寸寸地檢查,不合格的焊縫立即割掉重焊。
氣體洩漏探測器的安裝和除錯花了大量時間。
催化燃燒式探測器對氫氣、矽烷敏感,但對磷烷、砷烷效果不佳;電化學式探測器精度高,但壽命短,容易中毒。
最終採用了組合方案,關鍵點位安裝雙探測器,訊號引入中試線中央控制室,並設定了聲光報警和自動切斷閥聯動邏輯。
微振動與熱變形控制,是一場靜默的戰爭。
哈工大包教授帶頭做理論計算,制定隔振方案,但現場實施起來困難重重。
在光刻機預定位置開挖基礎坑時,發現地下有老舊的管線,不得不重新調整位置。
澆築獨立慣性基礎時,對混凝土的配比、澆築速度、養護條件都有嚴格要求,以確保基礎內部密實、無裂縫。
特製的鋼絲繩隔振器和空氣彈簧組合隔振平臺,由機床研究所和紅星所機械加工車間聯合試製。
第一批樣品的阻尼特性不理想,在模擬振動臺上測試時,共振峰值過高。
包教授連夜調整引數,重新設計內部結構,第二批樣品才基本滿足要求。
熱補償管道的安裝考驗的是細心和經驗。
連線擴散爐的冷卻水管、工藝氣管,全部換成了不鏽鋼波紋管。
安裝時,必須根據裝置冷熱態的位移量,精確計算波紋管的預拉伸或預壓縮量,並設定好導向支架,防止管道扭曲或承受額外應力。
老師傅們拿著尺子和水平儀,反覆測量調整,嘴裡唸叨著:“熱脹冷縮,差之毫厘,謬以千里。”
為了治理“髒”電,廣播局和武水院的團隊使出了渾身解數。
“工業級精密電源櫃”的研製並不順利。
寬範圍輸入的交流穩壓器,在負載突變時響應速度不夠快,導致輸出電壓有毛刺。
飛輪儲能裝置的小型化是個難題,高速旋轉下的動平衡和軸承壽命需要反覆測試。
老周師傅貢獻了廣播裝置的“穩壓穩流”電路經驗,結合武水院的電力電子技術,對電路進行了一次次修改除錯。
第一個原型櫃做出來,體積有半個衣櫃大,噪音像臺小型發電機,但測試顯示,它確實能在市電瞬間跌落20%的情況下,維持輸出穩定50毫秒以上。
“先解決有無問題,再解決好壞問題!”老周師傅抹了把汗,對略顯失望的年輕人說,“這大傢伙,先給光刻機用上。其他的關鍵裝置,咱們再做小一點的、安靜一點的改進型。”
整個中試線區域的供電改造同步進行。
重新鋪設了獨立的供電電纜,儘量遠離大功率負荷。
接地系統重新設計,採用了網狀接地結構,降低接地電阻,確保所有裝置有一個乾淨、穩定的地電位參考。
材料介面問題,雖然裝置還沒到場,但故障中心也在積極準備。
他們在中試線規劃中專門設定了一個“故障分析樣品製備間”和一個“資料記錄中心”。
任何工藝異常產生的矽片,都必須按照規範進行標識、包裝、記錄異常現象和工藝條件,然後送往“樣品製備間”,由專人進行非破壞性的初步檢查,並切片、製作後續分析的樣品。
同時,所有相關的裝置執行資料、環境引數、操作記錄,都必須謄抄或複製一份,存入“資料記錄中心”歸檔。
這些,都將作為送往上海進行分析的“病歷”附件。
知識轉型,貫穿於整個建設過程,潤物無聲,卻也阻力重重。
呂辰牽頭,組織各區域負責人和骨幹操作員,開始編寫《中試線標準操作規程(草案)》。
從更衣風淋流程,到光刻機開機自檢步驟;從擴散爐工藝配方設定,到四探針測試儀校準方法;甚至包括如何正確填寫裝置執行日誌、如何報告異常、如何進行交接班……事無鉅細,都要求形成文字。
“呂工,這記錄表是不是太細了?每小時記錄一次溫度、壓力、流量……我們光顧著填表了,還怎麼盯工藝?”一位年輕技術員也面露難色。
呂辰召集了一次全體會議,就在尚未完工的車間裡,大家坐在臨時搬來的條凳上。
“我知道,大家覺得這些規程、記錄繁瑣,束縛手腳。”呂辰開門見山,“但是,中試線用的,是真正的、昂貴的高純矽片,是老師們嘔心瀝血研製出來的光刻膠、特種氣體。我們每一步操作的成本,都比模擬線高十倍、百倍。我們犯錯的代價,不僅僅是時間和金錢,更是‘星河計劃’前進的節奏,是國家對我們這支隊伍的信任。”
“這些規程和記錄,不是用來捆住大家手腳的繩子,而是保護大家、保護裝置、保護我們共同成果的‘護身符’和‘導航圖’。”呂辰語氣誠懇,“它們把老師傅們寶貴的經驗,變成可學習、可複製、可檢查的明確動作;它們讓我們在出現問題的時候,能像偵探一樣,順著記錄的線索,快速找到原因,而不是靠猜測和爭吵;它們更是未來6305廠成千上萬名工人必須遵守的‘法律’藍本。我們現在多寫一個字,多定一條規矩,將來就可能為6305廠避免一次重大事故,節省百萬經費。”
“更重要的是,”呂辰拿起一張空白的裝置點檢表,“這些表格,不是在為難大家,而是在幫助我們建立一種新的工作方式,一種靠資料、靠流程、靠協作,而不是單靠個人經驗和運氣的工作方式。這很難,就像讓習慣了大刀長矛的軍隊,去適應現代火器的操典。但這是我們想要建成世界一流工廠,必須跨越的一道坎。”
會場安靜下來,大家低頭沉思,眼中也多了幾分理解。
“從今天起,我,還有各區域的負責人,帶頭嚴格執行這些草案。”呂辰宣佈,“我們一起做,一起改,把不合理的地方改掉,把遺漏的地方補上。我們的目標,是到中試線正式執行時,拿出一套經過我們自己實踐檢驗、確實好用、能保安全的《中試線執行管理全典》!”
這次會議後,牴觸情緒雖然仍有,但配合度明顯提高。
大家開始認真對待規程編寫和記錄表格設計,提出了許多結合實際操作的建議。
一種新的、注重規範和資料的文化,在這片喧囂的工地上,開始悄然萌芽。
中試線的建設在艱難中起步,穩步推進。
隨著時間的推進,裝置開始陸續進場、就位、安裝。
長光所的光刻機,在一臺特製的防振平臺上小心翼翼地安放。
工程師們花了整整一週時間,用自制的準直儀和水平儀,反覆調整平臺水平和光路準直。
半導體所送來的第一批6N高純矽片,被如同對待易碎藝術品一樣,存放在專用的超淨保管櫃中。
上海感光廠的第一批光刻膠樣品和試驗性“膠片掩模”送到,立即在臨時搭建的超淨塗膠臺上進行測試。
真空所的CVD和PVD裝置,與自制的氣體管路、控制系統進行對接聯調。
510所的離子注入原理樣機,這個“嬌貴又暴躁”的大傢伙,被安置在專門加固和遮蔽的房間內,它的高壓電源、真空系統、控制系統故障頻發,負責的工程師幾乎住在了機器旁邊。
時間飛快,轉眼就到了年關底下。
舊車間一天天改變著模樣。
雜亂和破舊被秩序和潔淨取代。