第二十三章,计算机中心分裂事件
第二十三章,计算机中心分裂事件
计算机中心,“计算机元件实验室”,1953年1月。
“李局长,不能再靠近了,您就在这儿看就好了。”
实验室的小型电炉火力全开,房间里有悠长的呜呜声音——这是排风系统在工作。新的一炉掺杂锗眼看就要大功告成,李强忍不住往前凑想看得清楚点,被旁边中南矿冶的黄培云教授拉住了。
黄培云:“电炉里可是近千度的高温,稍微溅出来一点就不得了。”
李强:“我就是想看看第三道掺杂工序进行得怎么样,这东西对那个什么,锗条的均匀度有很高的要求。”
黄培云透过墨镜片观察电炉的工作情况,该加的元素都加进去了,光学仪器检测的结果,元素含量都正常,应该说已经尽量精确了,虽然按照这位李强局长的要求可能还“不太够精确”。但是仪器不够精确还可以用人,现在这一炉锗就是黄培云凭借多年的经验,“凭感觉”配出来的。
李强也在透过墨镜片看电炉的状态,再看看黄培云的操作。
到现在为止,李富春拨给计算机元件实验室的20公斤锗已经用掉了7公斤多——这已经是很省着用了。比如现在这一炉就只熔融了1公斤左右的锗,这个小型电炉的坩埚体积是7.7升,而现在的锗水在里面只占了0.2升不到。
在10月份中南矿冶和有研的专家介入之后,锗熔铸、加工这一块的操作就灵活多了。有色金属的专家根据李强的意思,设计了各种各样的熔融工序和铸造加工工序,再加上李强反复和他们沟通,我需要锗做成这样,这边掺这种元素,那边掺另一种元素,最好两块区域还有一个折角……专家们就努力帮李强设计工艺来实现要求,实在实现不了就只能否决,让李强再琢磨一种比较好实现的空间结构。
最后实施的时候还是黄培云的手最稳,一般情况下是三位有色冶金专家设计工艺工序,但操作的时候那两位“手残”的专家就只能围观了,李强和黄培云在电炉旁边操作。
对,李强也是能熟练操作这种法国造小型电炉的人选之一。
黄培云:“马上就要冷却了。降温正常……很好,现在锗条应该正在结晶。啊!希望这是一次完美的冷却结晶过程。”
李强:“有色冶金真是奇妙,明明都是一坨金属,却有单晶和多晶的区别。”
黄培云:“咳!锗这个东西,虽然带个金字旁,但不好界定它是金属还是非金属,它的电阻比一般意义上的金属大得多,介于金属和非金属之间。”
李强:“所以它用在计算机上很有前途,这就是所谓的半导体嘛。它,还有硅,这种+4价的材料都有前途……”
黄培云:“第一条锗条可以拿出来了。”
戴上手套,再用上镊子,李强小心翼翼地把冷却的锗条夹了过来。一尺长的一根“挂面”,横截面是2.5:1的矩形,也就是宽2.2毫米、高0.8毫米。锗是很脆的金属,因此夹起来李强马上就轻轻地把锗条放到盘子上,再端到工作台。
李强:“黄教授,这个锗条……它的中心线真的足够精确?”
黄培云:“已经尽其所能地精确了。误差肯定是有的,左右会有0.2毫米的偏差吧,当然这是工序无误的情况下,如果操作失败了,那可能一整条都是你说的那个什么……”
李强:“集电区或者发射区。好吧,我就假设这一条锗是能用的。”
黄培云:“本来就应该能用,李局长,你试试看能不能用它加工出三极管来。”
李强:“还得用尽量简单粗暴一点的工序,以确保可以由技工操作,就是那种不需要学量子力学和金相学的普通工人。”
李强操起切割锗的硬质刀具:“切割,这个没难度,有手就行。”
这根锗“挂面”,经过几位有色金属大佬设计的工序,加工成型后内部实际上是沿纵向分成了三种成分:沿着“面条”的中轴线有一条元素成分掺杂过的,这是基极;两侧分别也有不同的掺杂,是发射极和集电极。李强以1.5毫米的间隔,用刀具把这条“挂面”切成小段(小粒),每一粒内左、中、右,就含有三极管的三种基础功能区域。
切割完毕,李强换了个镊子,把切出来的小颗粒夹起来,放到显微工作台上:“内引线,这个其实也是,有手就行,只是需要一个低倍率显微镜的帮助。”
李强对着显微镜目镜,两手一点一点地操作,把金属丝弄上去,黄培云看着忍不住说道:“李局长,这可不是有手就行吧,米粒大的一颗东西,你还要往上面接三根线。这手艺普通工人可得练一段时间。”
李强:“不就是接三根线而已!忒简单了!你们都不知道,在你们三位专家来之前我经历过什么,也是比这大不了多少的一颗锗,我用镊子夹住,拿酒精喷灯烤完这面烤那面……”
黄培云:“……”
只用了几分钟,李强就给第一粒锗接好了引线,接第二粒的时候速度就快多了,半小时之内,李强接好了15颗,应该够检测用了。
李强:“内线接好,应该是先做一次检测再做外封装。检测程序就简单了,有手就行。”
第一粒锗(其实它现在已经是一枚三极管的核心了)插进李强设计的检测板,走检测流程……当检测通过时,黄培云没说话,李强先“哇!”了一声。
这一次的晶体管加工制作太顺了。很快15个三极管核心检测完毕,9个能用、6个不能用。能用的丢在一个盘子里,不能用的丢在另一个盘子里,待会儿直有空再拆线回炉——锗可不能浪费。
通过检测的核心拿到另一个工作台,在这里封装。
李强:“封装工序,也是有手就行。”
看着封装好的第一个三极管,黄培云问道:“哎,这是三极‘管’?一点都不像管子嘛。”
这个三极管的主体部分像黄豆大小,或者像黄豆再稍微捏扁一点。米粒大小的锗核心被封装在里面。“黄豆”的下面是三根针——当然其实不是针,而是铜制的插脚。
李强:“因为真空电子管我们一直叫管,动不动就真空二极管,真空三极管,习惯了。因此这个东西我们也叫它管,晶体二极管或者晶体三极管。”
因为还是核心的时候就做过检测,所以成品三极管的检测就没那么惊喜了。检测完成,新结构、新生产流程的三极管——td-3号试制成功。
在试制成功的同时,李强黄培云也总结出了它的全套工艺流程,并评估其中的人工成本和设备、物料成本。
物料还好……每个晶体三极管耗用10毫克左右的锗,1公斤锗可以制作10万枚晶体管。国家计委继续搜刮锗,现在苏联人在伊尔库茨克又帮找到了80公斤,应该够用一阵子了。
掺杂材料相比锗的消耗量更加微不足道,因此也没关系。
设备方面,要用好几台进口机器,这些一一记下来,想办法采购。
制造流程中,锗熔铸这一块的流程还有点拎不大清楚,熔融锗往里面加料的时候要反复调试很多次,李强希望能有更高精度的光谱仪来监控电炉内的熔液成分,但如果没有高精度光谱仪暂时也没关系,就多调试几次呗。这具电炉是7.7升的,一次可以熔铸30多公斤的锗,足够一个配备三条生产装配线的工厂干几个月的。
只要能把锗做的“面条”扯出来,其他后面的工序就都是培训工人的问题了,短的两三个月,长的半年,就都能培训出必须的技能。
……
“聂总长,现在基本上就是这个样子了。要不要接下来核算一下生产成本?”
聂荣臻结束外出考察回到北京,也来到北京计算机中心参观李强试制出来的晶体管。看了晶体管的演示之后,聂荣臻问道:“李强啊,你有没有发现,从8月份到现在,将近五个月的时间,北京计算机中心唯一的发展方向就是死磕锗晶体管。”
李强:“确实是这样的,这个实验室的设备就是专为研发锗晶体管准备的,我们先解决晶体管的有无问题。”
聂荣臻:“其实按一般规律,也应该有另一组人开始硅晶体管的预先研制或者设计。”