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第311章第一片亮起的硅(第1/2页)
流片前夜，赵四在车间里待到凌晨两点。
他本可以去后面那间小办公室休息，但他没去。他知道，这个夜晚，整个车间没人能睡着。
王技术员带着三个徒弟在配最后一批光刻胶。三个月了，他们像熬中药一样熬这锅“土胶”，重铬酸盐明胶，分辨率低、寿命短、稳定性差，但这是他们唯一能自主掌握的东西。
“师傅，这批重铬酸钾纯度还是只有89.6%。”小徒弟小李拿着检测报告，声音有点沮丧。
“89.6%就89.6%。”王技术员头也不抬，手上稳稳地称着明胶粉，“总比上批的88.3%强。记住，咱们搞工艺的，不能老盯着差的那10.4%，得用好这89.6%。”
“可是书上说……”
“书上说的那是外国胶，用99.99%的原料。”王技术员抬起头，眼角皱纹在灯光下很明显，“咱们有什么条件，就做什么事。先把东西做出来，再谈做得好不好。”
她语气平静，但握着称量勺的手，指节微微发白。
赵四走过去，站在工作台边看。
“赵总工。”王技术员这才发现他，连忙放下勺子。
“没事，你忙你的。”赵四摆摆手，“我就看看。”
他看得很仔细，看那些简陋的玻璃器皿，看那个老式天平，看王技术员那双布满老茧但异常稳定的手。这双手，在过去三个月里，配了三百多批胶，试了上千个参数组合，才把这种被专家判了“死刑”的土胶，勉强调到了能用。
“王工，”赵四忽然问，“如果这次流片失败，你觉得问题最可能出在哪？”
王技术员手顿了顿，沉默了几秒，然后轻声说：“胶。”
“为什么？”
“因为胶是我们最弱的环节。”她抬起头，眼神很坦诚，“设备虽然旧，但陈工他们改造过了，精度能保证。设计虽然放宽了，但功能没问题。只有胶……咱们是摸着石头过河，连石头长什么样都不知道。”
赵四点点头，又问：“那如果成了呢？”
王技术员愣了一下，然后眼圈慢慢红了：“如果成了……那以后谁再说咱们没条件、没材料、做不成，我就把这颗芯片拍他桌上，告诉他，条件是人创造的，材料是人改造的，事是人做成的！”
她说得很轻，但每个字都像锤子，敲在赵四心上。
“好。”赵四拍了拍她的肩，“那就把胶配好。配好了，咱们一起，把那些不可能，变成可能。”
凌晨三点，胶配好了。
淡黄色的粘稠液体装在棕色玻璃瓶里，看上去平平无奇。但车间里所有人都知道，这瓶东西，关系到未来三天二十片晶圆的命运，关系到“长城1号”能不能从图纸变成实物，关系到他们这三个月没日没夜的挣扎，到底有没有意义。
“开始涂胶。”陈启明下了指令。
第一片晶圆，直径三英寸，表面抛光得像镜子一样的硅片，被小心地固定在涂胶台的吸盘上。
操作工小周今年才十九岁，三个月前还在车间学钳工。现在，他的手要控制这台老旧的涂胶机，在硅片上涂出厚度只有一微米、均匀得像湖面一样的光刻胶膜。
他手在抖。
“小周，”赵四走到他身边，“还记得我第一天跟你说的话吗？”
小周抬起头，脸色发白：“记得……您说，我洗的每一片硅片，将来可能用在导弹上，用在飞机上……”
“不是可能。”赵四纠正他，“是一定。你今天涂的这片胶，会成为中国第一颗自主芯片的一部分。将来这颗芯片用在哪里，做什么，都从你这一涂开始。”
小周深吸一口气，用力点头：“赵总工，我……我尽力。”
“不是尽力。”赵四看着他，“是必须。相信自己，相信这三个月你练的那几千遍。”
小周咬紧牙关，按下启动钮。
吸盘旋转起来，越来越快。光刻胶从滴管落下，在离心力作用下迅速摊开，形成一层薄薄的膜。转速、温度、时间……所有参数，小周已经烂熟于心。
涂胶完成。薄膜均匀，没有气泡，没有条纹。
“漂亮！”陈启明凑到显微镜前看了一眼，忍不住赞叹。
小周这才发现自己后背全湿透了，腿一软，差点坐地上。旁边的老师傅赶紧扶住他，拍拍他的肩：“小子，行啊！”
这只是第一步。
涂胶、前烘、对准、曝光、显影、后烘……光刻这一道工序，就有七个关键步骤。每个步骤都可能失败，而一旦失败，这片晶圆就废了，三个月的等待，无数人的心血，都废了。
陈启明亲自操作光刻机。
这台六十年代的东德老设备，经过张卫东团队的改造，加装了简易的数控系统。但核心的光学系统还是原来的，分辨率有限，对准精度也有限。
“掩膜版对准。”陈启明眼睛贴在显微镜上，手轻轻转动微调旋钮。
掩膜版上，是“长城1号”的全部电路图案。那是几十个工程师，用放大镜和刻刀，在玻璃板上一点一点刻出来的。最细的线条只有十微米，差不多是头发丝直径的七分之一。
“对准完成。”陈启明直起身，揉了揉发酸的眼睛，“曝光参数？”
“能量300毫焦，时间8秒。”张卫东看着刚改造完的控制面板，“紫外灯管是新换的，强度波动在正负5%以内。”
“开始。”
紫外灯亮了，发出幽幽的紫光。八秒钟，很短。但在场所有人，都觉得这八秒钟，像一个世纪那么长。
曝光完成。晶圆被送入显影槽。
显影液是弱碱性的，会溶解未被紫外线照射的那部分胶膜，露出下面的硅。这个过程，就像洗照片，曝光的地方硬化保留，没曝光的地方溶解消失。
一分钟，轻轻摇晃。
陈启明取出晶圆，用去离子水冲洗，然后吹干。
他再次把晶圆放到显微镜下。
所有人都围了过来，屏住呼吸。
视野里，出现了图案。
歪歪扭扭的线条，边缘不齐，有的地方宽，有的地方窄，土胶的粗糙一览无余。但是，线条是连续的！没有断线，没有短路，关键的晶体管区域、连线区域，都清晰可见。
“成了。”陈启明直起身，声音有点抖，“第一道光刻，成了。”
车间里响起一片压抑的欢呼声。但很快又安静下来，大家都明白，这只是一小步。
后面还有几十步。
蚀刻、扩散、离子注入、金属化、钝化、划片、封装、测试……每一步，都像走钢丝。
赵四下令：“按计划，二十片晶圆，全部走一遍流程。不要急，一步一个脚印。”
车间里再次忙碌起来。每个人都知道自己的岗位，都知道该做什么。三个月的高强度磨合，让这支临时组建的队伍，有了惊人的默契。
时间在流逝。
窗外的天，从漆黑转为深蓝，又透出鱼肚白。上海醒了，城市的喧嚣从远处传来。但车间里的人，仿佛置身另一个世界，一个只有硅片、光刻胶、化学试剂和机器嗡鸣的世界。
上午十点，二十片晶圆全部完成了前道工序。它们躺在净化柜里，表面已经布满了复杂的电路图案，只是还看不出是芯片，要等金属化完成后，铝线把各个晶体管连接起来，才能形成完整的电路。
“金属化准备。”陈启明声音沙哑，他已经连续工作了十八个小时。
真空蒸镀机是老设备，故障率高。张卫东带着两个人，已经提前检修了三遍。
“真空度达标。”
“铝丝纯度检测通过。”
“基片温度稳定。”
“可以开始。”
铝丝在高温下蒸发，在真空环境中沉积到硅片表面，形成一层极薄的金属膜。然后，通过光刻和蚀刻，把这层膜刻成需要的连线图案。
这个过程，对温度和真空度的控制要求极高。温度差几度，真空度差一点，铝膜的附着性就会出问题，导致连线断裂或短路。
机器开始运转。透过观察窗，可以看见铝丝在高温下慢慢熔化、蒸发，在硅片表面凝结成一层银白色的薄膜。
很美，像星空。
一个小时后，第一批五片晶圆完成金属化。
“快检。”陈启明急声道。
检验员小吴拿着探针台，在每片晶圆的测试结构上测量接触电阻。数据一个个报出来：
“接触电阻，1.2欧姆，合格。”
“1.5欧姆，合格。”
“0.8欧姆，合格。”
“3.6欧姆……偏高。”
“1.1欧姆，合格。”
五片里有四片合格。
“可以接受。”赵四点头，“继续。”
上午十一点，所有晶圆完成金属化。二十片里，有十六片通过了快检。
“划片。”
划片机是把整片晶圆切割成一个个小方片，每个小方片，就是一个管芯。这台设备精度要求更高，刀片转速、进给速度、冷却液流量，每一个参数都要精确控制。
一片晶圆上有上百个管芯。一刀切偏，可能废掉好几个。
操作划片机的是老工人孙师傅，干这行二十年了。他戴上老花镜，调好参数，按下启动键。
刀片高速旋转，发出尖锐的鸣响。晶圆在刀片下缓缓移动，被切割出一条条整齐的划道。
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一片，两片，三片……
中午十二点，所有晶圆划片完成。一千多个管芯，像整齐的士兵，排列在承载膜上。
接下来是封装，把管芯粘在陶瓷基座上，用金丝键合机焊上引线，最后盖上封装壳。
这是最繁琐的一步，也是最考验手艺的一步。金丝只有头发丝十分之一粗，要在显微镜下，用比绣花还精细的手法，把管芯上的焊盘和基座上的引线连起来。
车间里最细心的女工们上阵了。她们坐在显微镜前，手稳得像雕塑家。金丝在她们手中，变成一道道精致的弧线，连接起硅的世界和外面的世界。
下午两点，第一批二十颗芯片封装完成。
它们被送到测试台，排成一排。
丑陋的一排，封装粗糙，印字歪斜，有的外壳有裂缝，有的引脚不齐。
但它们是“长城1号”的第一批孩子。
“先测哪颗？”张卫东问。他眼睛通红，声音嘶哑，但手很稳。
所有人都看向赵四。
赵四的目光扫过那排芯片。最后，他指向最左边那颗，封装最丑，外壳上有个明显的凹坑，像是封装时被工具碰了一下。
“这颗。”
这颗芯片如果成了，其他芯片的希望就更大。
张卫东拿起那颗芯片，手终于抖了一下。他深吸一口气，把它插进测试座。
“咔哒。”
接通电源。
测试机上的电源指示灯，亮了，绿色的光，很微弱，但在所有人眼里，亮如太阳。
“电源电流……正常。”张卫东盯着万用表。
“时钟信号输入。”
“输入正常，波形完整。”
“复位。”
“复位成功，内部寄存器清零。”
基础测试一项项过。每过一项，车间里的呼吸声就轻一分。到了后来，静得能听见心跳声。
最后，是核心的功能测试。
测试程序是陈启明写的，只有十几条指令：从内存读两个数，相加，结果存回内存，然后读出来显示。
简单到任何一个学计算机的大学生都能写出来。
但对一颗芯片来说，这就是它存在的全部意义，能理解指令，能执行操作，能把0和1变成有意义的计算。
张卫东按下运行键。
测试机上的LED开始闪烁，那是程序在运行，是电流在芯片内部那几千个晶体管之间流动，是逻辑门在开合，是这个世界最底层的智慧在苏醒。
闪烁停了。
结果指示灯亮起，绿色。
“功能……测试通过。”张卫东的声音很轻，轻得像怕吵醒什么。
但这句话，在安静的车间里，像惊雷一样炸开。
短暂的死寂。
然后，
“成了！成了！”
“我们的芯片！我们的！”
“长城一号！亮了！”
欢呼声、哭喊声、掌声、跺脚声……所有声音混在一起，像海啸一样席卷了整个车间。有人跳起来，有人抱在一起，有人瘫坐在地上，有人对着墙锤拳头。
王技术员跪在地上，双手捂着脸，肩膀剧烈地抖动，发出压抑了很久的呜咽。三个月了，她没睡过一个整觉，没吃过一顿安心饭。每次配胶，每次试验，每次失败，她都告诉自己，再试一次，就一