作者：约翰留着长长的胡子
“不了不了，”李强摆手，“这次确实没有安排整块的时间给你们，顶多去你们那里观摩个一天半天。你就别想着我再插手研发攻关的事啦。再说了，硅半导体这个领域你研究了这么多年，恐怕在全国你的研究是最深入的，有些技术进展我都得看你的论文才能懂得。”
黄昆：“其实也不只是我一个人，复旦一个系的人都在我后面做支持呢。那就说好了啊，您忙完别的事之后，到我们半导体实验室观摩指导，一天。”
李强点点头，表示认可这个日程安排。黄昆准备起身离开时，李强想起了什么事，又问了一句：
“黄昆，你觉得计算机和半导体领域未来的发展方向是什么？就分近期、中期和远期三个阶段说吧。”
黄昆：“近期应该是降低硅晶体管的生产成本，找到大批量廉价生产硅晶体管的办法，同时缩小硅晶体管的体积。中期这个我就不太确定了，可能中期的目标是把硅晶体管的体积会有一个很大幅度的降低，这样，计算机系统的体积重量不断缩小，而性能却会不断增强。远期我就不说了吧，我的确不知道。”
黄昆走了。
李强提的那个问题，其实就是他自己琢磨了很多年但一直没得到答案的问题。
未来文件里描述的计算机产业、被称为“芯片战争”的2022年中国与美国的工业、科技大比拼，与现在的计算机产业相差太大了，大到那篇报告里说的名词和概念现在李强还是无法完全理解。
到底发展到什么程度、发展到哪一年，才能把现实的计算机产业与“雷布斯提案”联系起来呢？
李强估计可能得20年后。
但对这个问题，反而是主席和总理不那么看重。主席认为过去这几年，国家在研发创新、科研人员的工作模式和工作环境方面都做得不错，虽然没能直接运用什么2022年的“黑科技”，但现在锗晶体管有了，硅晶体管也有了，计算机不但量产了而且还反向苏联出口了。现在世界的计算机领域，大概已经是“东帝”中国和“西帝”美国并立的局面。
主席认为，就这样发展下去，到2020年的时候应该就不存在美国在高科技领域压制中国的情况了。因为中国的科研体系会一直保持这样的活力、自由度和创新精神，不会落下什么或者错过什么。难道中国人的智商就比白人低咩？绝对不可能。
“船舶工业在一五期间取得的成果还是很显著的。我看一下啊，一五期间你们的沪东厂开工了4艘01型护卫舰，前3艘是来件组装的，第四艘已经有不少国产化器件了。当然海军要的东西是飞潜快，这方面你们有53、54、55、55甲炮艇，仿制了两型鱼雷艇。潜艇方面，江南厂做好了一切技术准备，58年初就要采用来件组装方式建造第一艘633型潜艇了。聂帅对船舶工业提出了表扬，我呢今天就是代他向你们转达这个表扬。”
军事科技一般是组长聂荣臻负责抓的，李强作为科技小组的副组长，通常的工作分工是管民用科技和电子半导体科技（不分军民）。船舶工业系统当中的军舰设计建造当然属于军事科技，李强这是第一次视察工作。
“国家实验室和国家重点实验室。现在光上海已经有5个实验室了，你们都是上海人，所以我就当你们已经大略了解了国家实验室机制。不过到现在为止，船舶工业系统还没有一个国家实验室或重点实验室，聂帅这次还交待我一个工作，就是同你们一起磋商、审议，找出当前世界舰船工业的前沿发展方向，如果我们现在有能力在这个前沿方向做出开创性工作，而且投资在国家能承受的范围内，那么，我们就成立一个。”
船舶工业局长程旺把手里的几份材料递给李强：“聂帅是9、10月让我们思考这个问题的，到现在各船厂和研究所交上来的材料一共5份，就这些。”
这5份材料其实就是5个“点子”，由各单位琢磨出来的他们认为可以做的东西。李强打开第一份材料：“导弹驱逐舰和导弹巡洋舰？”
程旺：“今年海军战术导弹研究院成立了，他们已经在消化苏联P15反舰导弹的技术了。如果导弹装在驱逐舰和巡洋舰平台上，那会比装在183鱼雷艇上有更好的持续作战能力和远洋作战能力。”
李强：“这个，已经不算是前沿研究领域了吧？”
程旺：“确实严格来说算不上。在大军舰上安装导弹系统可能比小鱼雷艇上面更方便，毕竟空间大、吨位大。国外，美国已经用巴尔的摩级搭载了天狮星巡航导弹，而且美国现在还把防空导弹也搬上了军舰，战列舰和巡洋舰都有。”
李强放下第一份材料，看第二份：“你们是和导弹干上了。这个是导弹潜艇。”
“这个我知道，”一名参会的船舶工业总局科研规划处的同志发表自己的意见，“苏联潜艇已经有搭载反舰导弹的规划方案了，而且我还知道美国潜艇也搭载天狮星巡航导弹了，也不算是别人没做过的前沿技术。”
李强：“导弹驱逐舰、导弹巡洋舰、导弹潜艇，这些项目都是可以由你们自行开展前期论证和预研的，只要海军提出需求，你们就把东西给海军。但这些项目应该是正常的工程研发项目，还不至于提高到前沿探索的程度，因此也就没有必要成立国家实验室了。我们继续看下面的方案。”
第三个方案是航空母舰。这国内是缺技术，但更主要缺的是钱和飞机。
第四个方案是坦克登陆舰改造的鱼雷艇、导弹艇保障母舰，这很可行，但没有太高的技术含量。
“5号方案，先进潜艇技术。”
程旺：“我们之前认为，所谓的先进潜艇技术，那就是核潜艇呗，结果江南厂的这位同志说，应该不限于核潜艇，而应该成立一个专门的前瞻性研究机构，研究所有方向的下一代潜艇所用的技术。”
李强：“这个想法倒是不错，先进潜艇技术实验室。看问题高度上就和其他四个方案不一样了。一个实验室不是只为了一个型号而诞生的，而是对应一个技术方向。”
程旺：“但是，这位同志的想法是，研制一种既不使用核反应堆，但又可以比较长时间在水下潜航的潜艇。”
李强：“哦？不用核反应堆那用什么？不管柴油机汽油机它都要空气啊。”
打开报告看，作者还真就是在设想常规动力的AIP潜艇，而且写得有理有据：
二战末期纳粹德国就试验过这种潜艇，采用过氧化氢作为燃料也作为氧气源。过氧化氢分解产生一部分能量，且产生氧气。这氧气再与重油燃烧，产生更大的能量。
但是过氧化氢这种东西吧性格非常古怪。你是想让它缓慢可控分解放热，可它不一定愿意，它心情不好了就会剧烈分解俗称爆炸。所以德国的这AIP潜艇就没通过试验。
作者否决了过氧化氢燃料发动机，但认为这个方向是有可能出成果的，只是需要多考虑几种动力方案。作者一口气提出了三种其他的动力方案：
大容量电池驱动的潜艇；
自带氧气的柴油机动力系统，也在水下使用，燃烧产生的二氧化碳通过特殊装置排放并溶解到海水中；
自带氧气的蒸汽轮机动力系统，和上面那个差不多，只是热机是蒸汽轮机。
这5个方案里面，最后一个“先进潜艇技术实验室”得到李强的初步认可，在第二轮审议如过通过，就可以挂牌运行了。
“黄昆啊，你们实验室的常态就是春节也不休息么？”
处理完船舶工业的事情，李强去了复旦大学，在黄昆的实验室李强看到了墙上的工作排期表，春节就好像不存在一样，所有人所有工作都是无缝从1月份排到三月份。
黄昆：“是啊是啊，反正我这败家小王子的名号已经背起来了，那干脆就败家更彻底一点。哈哈，开个玩笑。主要是我的新工艺硅晶体管有了很大的突破，为了抓紧时间，我重排了工作日程，本来春节是有假的，为了赶时间，今年就暂时取消了。”
李强：“……”
第86章 切？为什么要切！
复旦的半导体实验室为了迎接新设备进行过彻底的腾挪搬迁，原先那一套硅晶体管生产设备（硅炉和蒸汽渗透室）全部转移到上海郊区了，那里刚建起来一个复旦的分校园，或者说复旦大学上电集团联合控股的校办工厂。
现在李强完全不认识半导体实验室里的各种机器设备了。
“原先的硅晶体管生产工艺，我叫它‘台面工艺’，而新的生产工艺，可以叫做‘平面工艺’。”黄昆向李强介绍自己的技术成果，“就在两天前，1958年1月14号，第一批平面工艺的硅晶体管已经下线了，测试结果良好。”
李强：“你说的这个平面工艺，是完全由你研发出来的吗？”
黄昆：“不是，不完全是。我确实从美国那边公开的论文，还有几个我们重点跟进的公司披露的一些商业信息里找到了蛛丝马迹，其中的一些信息确实给了我很大启发。要不然我也不会这么有目的性地在去年要从国外引进这些设备。因为贝尔实验室、德州仪器、肖克利半导体公司，他们都在订购这些设备。”
启发黄昆的主要是贝尔实验室。早在1955年，贝尔实验室的卡尔？弗洛希和林肯？德里克就发表了一篇论文《硅扩散的表面保护和选择性屏蔽》，描述了一种可能成功的对硅半导体进行加工的方式。
这两人发表的成果不但贝尔实验室在继续发展，从贝尔实验室跳槽出去创办公司的威廉？肖克利也毫不犹豫地继续跟进这项技术。1956年，贝尔实验室在第三次半导体晶体管技术分享交流会议上公布了“玛贝尔食谱”，这是在弗洛希和德里克理论成果基础上，向工程应用迈出的非常重要的一步。
“玛贝尔食谱”之后，贝尔实验室就开始订购新机器用来验证平面工艺是否可行了。而贝尔实验室下单订购，黄昆也马上下单订购。
只不过黄昆现在不知道贝尔实验室的进展如何：此前的学术论文以及晶体管交流会议，都是公开、半公开报道的。1957年贝尔实验室进入工程研制新一代硅晶体管，这就暂时不对外公布了，至少也要等到贝尔实验室鼓捣出来并且把专利给申请了，才会被外界知道。
不过这倒是关系不大，黄昆能顺着弗洛希和德里克理论成果的大方向往下走，这就很好了。
“这是什么？一块袁大头？”黄昆递过来一块“银元”。李强把“银元”捏在手心，比真实的袁大头直径略大一点，也是银灰色，不过很薄，捏起来可能也就一两毫米厚的样子。
黄昆：“哈哈，这其实是一片单晶硅，不是白银。以前的台面工艺，是在一块硅板上面加工，现在工艺改进之后，在小圆片单晶硅上加工晶体管更方便。”
黄昆挨个介绍实验室里的设备，其实也就是在介绍晶体管的新制造工序。
“硅炉要更新，新的真空硅炉熔铸单晶硅的时候，出产的就不是硅板了，而是拉出来一根单晶硅柱。这根柱子可用部分的直径是60毫米。然后我们把这60毫米粗的硅柱切成薄片。”
“这薄片不是您手里的这一片，您手里这一片它的表面经过了处理，又覆上了一层二氧化硅膜。”
“已经是单质单晶硅了，为什么又要让它的表面被氧化呢？这就与它要做的下一道工序有关。”
“下一道工序，在这片单晶硅的表面涂上一层由感光树脂、增感剂和溶剂组成的抗蚀胶。涂上抗蚀胶之后，软烤。”
“看见没有？这是一盏大功率汞灯。我们在涂了抗蚀胶的硅片前面放置一个半透光的图案底片，汞灯透过图案底片照过去，单晶硅片上面的抗蚀胶有一部分被光照老化了，有一部分没有。照过之后我们把硅片拿去洗一洗，老化的抗蚀胶洗不掉，但没老化的抗蚀胶就洗掉了。”
“洗掉抗蚀胶的部位，就露出了下面的二氧化硅层。然后我们再用强酸冲洗掉二氧化硅，露出下面的单质硅。然后利用离子溶液，把薄层杂质扩散到硅中。”
“这样，小小的一片单晶硅，嗯，一块袁大头，上面我们就能一次刻出几百个甚至上千个硅晶体管来。加工速度很快不像台面工艺的金属蒸汽渗透工序动不动几个小时；加工环境宜人，没有超高温，就是化学品有味儿，要空气净化机。但总的来说，生产成本只有台面工艺的几分之一。余下的工序就简单了，切割、封装、测试、出厂。”
黄昆兴致勃勃地介绍新的硅晶体管制造工艺，李强在旁边越听越愣，最后脚步都停下了，不跟着黄昆在实验室里踱步了。
黄昆：“李局长？李组长？李老大？”
李强外表看上去在发呆，其实大脑在以10X的速度飞速转动，就短短一两分钟之内，中南海看过无数次的《雷布斯提案》，又在李强的脑子里过了一遍。
这一回，《雷布斯提案》里的几个名字，终于被李强筛选出来了。
“黄昆，”李强举起手中的“袁大头”：“你把一个这个单晶硅，叫做‘一片’单晶硅？”
黄昆：“对，对呀，那么薄的一片。”
李强：“我明白了。”
李强回头走了几步，来到前面两道工序那儿。这是一台进口的机器，再经过黄昆小改的。工作台上方一盏大功率汞灯，根据黄昆所说，这盏灯起作用的是紫外光谱的光线，不过汞灯发出的光肯定是多波段混合的，因此这盏汞灯会发出刺眼的紫光。紫光经过汇聚，照射（烘烤）工作台固定好的单晶硅片。烤到足够的时间，硅片就由传送带送到下一个工序洗洗。
李强指着这台有工作台和传送带的机器，用颤巍巍的声音说道：“这道工序，叫做光刻？”
黄昆：“叫烘烤定版。不过光刻这个名字好像更直观，不错不错，就叫光刻了，那这台机器就叫光刻机。”
李强再回头走两步。
“你往单晶硅片上涂抹的这种，由感光树脂、增感剂和溶剂组成的东西，叫做抗蚀胶？”
黄昆：“对，光致性抗蚀胶。”
李强：“我看，这可以叫光刻胶。”
“哦！哦！送入光刻机之前在硅片上涂抹的，确实可以叫光刻胶。”
李强又调转头往生产线的末尾走，走到头，他把手中刚才黄昆给他的单晶硅片放在末尾的机器的台子上：“生产进行到这一步，就是单晶硅片上已经采用‘平面工艺’加工出来了几百个晶体管，对吗？”
黄昆：“对啊。”
李强突然伸出双手，一左一右捏住了黄昆的两肩，使劲摇晃，一边摇他还一边吼道：
“那为什么还要切割！为什么还要把它切开！”
黄昆：“啊？啊啊啊啊啊！”
李强激动得停不下来，抓着黄昆肩膀，左右摇、前后摇、上下摇，一边摇还一边吼：
“为什么要把一片硅片切开！本来可以不切开的！！！”
黄昆：“啊啊啊！好好好，李老大，我们不切开，然后呢啊啊啊”
李强松手。
“不切开，然后呢？”李强说道，“然后我怎么知道，你帮我继续往下想。立刻想。”
黄昆刚被李强放开，脑子晕乎乎地，找了个小马扎坐下来还没说话他先打了个嗝：“额，那我们就得把这一块硅片上的七百多个晶体管用线连起来，怎么连线，那不是得跟设计计算机那帮人要图纸了啊？”
李强：“如果你确定这是唯一的办法，那就把问号改成句号。”
黄昆：“好，怎么连线，要计算机设计师介入，嘿，我们这是要把一台计算机设计在一块硅片里呢！七百多个晶体管，这不就是嘛。而且我这还没到发挥出设备的全部极限的地步，这机器的极限是可以做出宽0.1毫米的三极管核心来。”
李强：“这东西也别叫硅片了，就叫芯片吧。”
“余老师，您是印刷电路的专家，我需要在硅片上，把两个元器件用导线连接起来，也就是组件内部连接。”
定下神之后，黄坤把半导体实验室，不，复旦电子系能找到的几位老师都找了过来，现场解决工程设计问题。
“天津电子集团是印刷电路的老大，他们总喜欢做一些很小的电子消费品，”电气系的余老师说道，“不过，你要的这种内部连接也不难办，在硅片上刻槽，然后搞铜离子沉积，就可以沉积出一条铜质的薄膜线条。”
黄昆：“余老师，薄膜金属线条最窄能做到多细？”
“大概，0.2毫米吧。”
黄昆点点头，李强却摇摇头：“现在就先用着0.2毫米吧，200微米。余老师，您能保证未来开发出新的沉积技术，让它的线宽越来越小吗？”
“能，但是我要组个实验室搞这方面的研究。”
李强：“从现在起，你的实验室成立了。”
“李局长，计算机的元件不只是晶体三极管和二极管，还有其他的呢，至少电阻电容电感这三大元件是跑不了的。”
黄昆还把谢希德喊过来了，谢希德提出了这个问题。
黄昆：“难道说我们要在硅片四周安排一圈插槽，竖着安排一些电阻？”
谢希德：“算了，我也听说手工装配计算机很费工时，试试看做到硅片，不，芯片里面去吧。”
黄昆：“先解决电容，我知道怎么做，电容就是两层导体夹一层绝缘体，可以在硅衬底内部，表面或者金属层之间产生。”
谢希德：“电容做出来了那电感也有了。电阻”
黄昆：“在芯片里头弄出电阻的方法不止一种，毕竟是个玩意都有电阻，就是不知道选哪个方法好。”
“李老大，希德，还有一个问题。”
黄昆突然想起了什么。
“我前天第一次试生产的时候，光刻到硅片上的晶体管并不是个个都有效的。如果芯片里面有一个晶体管是刻坏了的，那岂不是整块芯片都失效了？”
谢希德：“上电计算机设计中心的人好像搞出了容错电路。”
黄昆：“设计中心的人现在没空过来。”
李强：“别急，迟早你们会把晶体管计算机的电路设计室给吞并了。不过，现在你们先做几个简单的嘛。”
最后黄昆打开电子教科书，选了两个功能：第一个功能是正弦波生成器，做一块模拟芯片来实现这个功能，只需在芯片上刻6个晶体管；第二个功能是4位数的加法器（半加器），这个要安排二十多个晶体管。
由于每块“芯片”的晶体管数很少，所以黄昆把设计图纸搞出来之后，复制粘贴，一次性在一块单晶硅上画拉出10块一模一样的芯片。进光刻机、全套工序出来之后，只要有一块芯片功能正常，试验就算成功。
上面这些头脑风暴、画图纸连线的工作也不简单，况且李强的这个想法还有不少说大不大说小不小的细节问题要补全。一天又一天过去，当一切都准备妥当的时候，已经是1958年1月31日了。黄昆把切割下来的芯片接线封装，插到临时现制作的检测电路上面做测试。第一块芯片是失败的，但第二块芯片插上去的时候，示波器就给出了标准的正弦波形。
李强把拔下来的这块芯片捏在手里，左看右看：“这应该是会被载入人类计算机发展史的文物。干得漂亮。”
黄昆：“李老大，这次又是你在场我们才完成这个突破我就说必须得你在场吧”
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