第八十七章，主席，总理，这就是芯片
第八十七章，主席，总理，这就是芯片
在半导体技术发展史上，1955~1957年贝尔实验室研发的“平面工艺”具有相当重要的地位。用平面工艺取代台面工艺，把硅晶体管的制造技术改良到了距离集成电路只差“临门一脚”的阶段。
在从贝尔实验室购买了平面工艺制造晶体管的专利授权之后，仙童半导体的罗伯特诺伊斯（八叛逆之一）率先踹破那层窗户纸，1959年制作了第一片硅集成电路。不过在诺伊斯之前，1958年2月，德州仪器的工程师杰克基尔比就diy了一块锗集成电路。基尔比的集成电路很简陋，并且锗基后来没成为集成电路的发展方向，但他毕竟时间最早，后来美国专利局判决基尔比和诺伊斯两人共享集成电路的专利。
罗伯特诺伊斯完成临门一脚用了一年。李强、黄昆完成临门一脚用时基本为零……
好吧，这是未来文件给李强指明了方向。
当第一块集成电路通过测试，李强终于确定这就是正确的发展方向，黄昆以及半导体实验室的所有人则几乎把李强当成神膜拜。
不过，现在就量产集成电路为时过早。由于良品率的关系，即便只是内含几十个晶体管的集成电路，综合成本也比不过生产几十个晶体管然后往电路板上插。
除此之外，还要解决国产化的问题。
“这台，这台，还有这台，这仨都是得进口的？”李强指着实验室里的设备问黄昆。
“是啊，三台总价200万美元，但是去年我一次进口了两套，能顶一阵子了。”
李强：“全部安排国产。不过这事由我来干，我马上就要回北京向中央汇报。不仅是国产化，我看有些设备要继续提高技术水平。芯片的生产一共七个关键步骤，也就是七种关键设备，每一种都应该能够不断地自升级，提高水平。”
黄昆：“李老大，我差点忘了，这个，这个光刻胶，现在也得进口。”
李强：“你不是说是自己配的配方吗？”
“嗯，感光树脂、增感剂和溶剂，前两种我是从国内工厂拿的货，溶剂是从协和拿的，协和库存的这些溶剂是进口的……”
李强：“那也安排国产化。”
……
“主席，总理，芯片就是这个样子的。”
七年多的时间，中央书记处（政治局）的同志们终于见到了《雷布斯提案》中念叨的芯片是个什么样子。
李强从上海带回两块芯片，现在正在会议室里给各位大佬传看。
总理：“指甲盖大小的一小片。下面这六个尖尖的小铁片，是插头吗？”
李强：“对，工人只需要一个动作，把它插到电路板上，就安排好了35个晶体管的位置。”
总理：“这是一个……加法器？”
李强：“因为这是第一次实验制作芯片，所以黄昆他们是从教科书里面摘了一个加法器的例题，把它的功能用芯片来实现，因此还比较简陋。在我走之前黄昆估算了一下，就以现在的设备的技术水平，能把大约200个晶体管集成在一块芯片里面而且还能保证制造质量。”
陈沄：“你刚才说，这一套机器里面的光刻机让你最后确定了这就是制造芯片的技术方向。那，光刻机是个什么样子的？”
李强：“那就得先从这平面工艺说起了。黄昆的平面工艺，先生产出一块圆形的薄薄的单晶硅片，然后覆盖一层二氧化硅膜，在涂上一层也很薄的光刻胶。这光刻胶的特点是收到光照会变性，这样一片硅片放到一个工作台上，上面覆盖一张印着特定图案的底片，工作台有一盏大灯，照射硅片和底片，就跟照相馆显影一样，硅片上就有了特定的图案。而且我已经发现了，光刻这一道工序确实是其中的关键，你能往硅片上显影的图案越细小，也就意味着一块芯片里面能容纳的晶体管就越多。现在这套光刻设备最细能够照出0.1毫米的图案来……”
“我知道了！”陈沄反应过来了，“原来提案里说的5纳米光刻机，就是这！”
李强：“对，现在是100微米，也就是……10万纳米。2022年5纳米光刻机是中国被卡住的技术瓶颈。”
主席：“那就有进步的方向了。每隔一两年往前进一步。”
李强：“首先我们要解决所有的设备国产化的问题。现在黄昆有三台关键设备是从国外进口的，用的还是走私渠道。国产化这些设备不仅是产业链安全的需要，我们也得在这些设备的基础上继续提高，这样才能实现所谓的技术进步。对了，芯片专利和工艺专利我已经让上电准备申请了，到时候这技术还会有北电插入竞争，天电和南电也未必不感兴趣。”
……
现在虽然芯片还是比同样功能的晶体管电路贵，但它有自己不可取代的优点：体积小重量轻。
在未来几年，可能民用产品还是会用硅晶体管、锗晶体管，但一些军用和尖端科技领域可以小规模运用芯片。
不过这不包括南电正在设计的野战炮兵计算机——南电说他们的设计已经封笔了，就按两年前的设计规划，把第一型计算机交付出去，以后的新型号慢慢来。
于是南电还是订购的硅晶体管，采用平面工艺制作，每一颗3块5毛钱。
这个价格完全满足了南电之前提出的“单价降到5元以下”的要求，而且新的硅晶体管特别小。它的核心颗粒只有芝麻大小，加上外壳封装也只是一小粒，外接三根头发丝粗细的导线。如果丢在平坦的桌面上，着重晶体管用手都没法直接捏起来，得用镊子。
这种大小的硅晶体管现在仙童半导体公司也做出来了，并且美国空军看了之后颇为满意，打算在民兵-1和民兵-2洲际导弹上使用。这两种导弹上都要自带计算电路（功能残缺的计算机）。
初代芯片的诞生让上电/复旦半导体实验室找到了前进的方向，李强也找到了新的事情。
如果说半导体实验室管的是未来5年前进的方向，那李强和科技小组就得负责5年之后、15年之后的路该如何走。
“紫外波段的光或者说电磁波，现在一般是这样划分的。可见光的波长在780~400纳米之间，780纳米的我们人眼一般识别为红光，接近400纳米的时候是紫光。小于400纳米，人眼看不见了，但波长在400纳米到10纳米的范围内，我们都把它叫紫外光，缩写是uv。”
李强又来到了清华物理系，在这里找答案。
“其中波长在400纳米到320纳米的叫uva，a类紫外线；波长320纳米到280纳米的是uvb，b类紫外线；c类紫外线uvc是280纳米到200纳米；200纳米到100纳米的是duv，深紫外线；100纳米到10纳米的是euv，极紫外线。”
赵忠尧简单给李强说了紫外段电磁波的分类。现在李强知道《雷布斯提案》里说的euv光源、duv光源都是什么意思了。
全知道了吗？……好像只是知道了一点儿，并没有全知道。
李强：“赵教授，我们现在工业领域有一种紫外线灯，它应该是属于uva还是uvb？”
赵忠尧：“紫外线大灯？那个东西它发出的光是一个连续光谱，也就是说，它通电的时候发出的电磁波涵盖了420纳米到300纳米的一大片的波段，其中420纳米到400纳米人眼都能看见，紫色的，因此这东西名为紫外线大灯，其实人眼能看见灯光。如果按照它的峰值功率所处的波段来衡量，紫外线灯发出的电磁波当中，功率最大的波段在370纳米左右吧。”
李强：“这就是一个挺麻烦的事情，一盏灯发出的光涵盖了420到300纳米，在所有频率上都能感知到能量，相对来说，它落在370纳米这个波段的频率就小了。”
赵忠尧：“李局长，您是想要一种只发出单一频率电磁波的光源？那不就是爱因斯坦所设想的原子受激辐射理论吗？”
李强：“对呀，我想的就是这个。”
赵忠尧：“1951年，美国物理学家查尔斯哈德汤斯设想了一种符合爱因斯坦理论的发光装置，不过据说在实验室里没有完全制备成功。现在不只是汤斯一个人在搞原子受激辐射了，国外好几个实验室在搞。要不，在清华物理系设立一个博士点，专门研究一下这个？”
李强：“围绕这个博士点再成立一个原子受激辐射实验室吧。”