作者:约翰留着长长的胡子
中國成爲世界上最早達到晶體管量產的國家之一,這個事實在電氣和半導體行業已經是常識了。中國1953年底和東通工簽訂了持續1年的供貨合同,此外也和松下、夏普簽署了供貨合同,量雖然沒東通工這麼大,但每個公司也超過百萬美元了。
這種事情當然藏不住。1954年1月TR54上市,4月東通工來了一波宣發,打開了銷路,TR54的銷量開始井噴。
1954年6月,貝爾實驗室找上門來,宣稱可以授權一種晶體管量產工藝給東通工使用,授權費用開價250萬美元,此後每一枚量產的晶體管價格裏面,貝爾實驗室拿5%的專利抽成。
東通工嫌貴,沒買。
7月,美國飛歌公司跑來日本推銷他們的“快速鍺開關晶體管”,飛歌公司瞭解到中國出售的晶體管的價格之後,自砍一刀,晶體三極管只要7美元一枚,二極管5美元。
中國方面瞭解到這個情況,鑑於TD5晶體管的出廠價已經降低到了2.1人民幣(不到0.5美元)一枚,因此中國選擇跟進,晶體管價格降到三極管6美元一枚,二極管4.5美元。東通工現在的兩款電子產品內部結構都是按中國產晶體管的尺寸優化過的,更換產品要付出代價,因此在中國宣佈跟進降價之後,東通工表示中國的供貨不變,飛歌公司敗走。
1954年9月,美國國會通過一項嚴厲的對中國貿易制裁禁令
新的禁令不但不允許中國商品進入美國市場,甚至禁止使用中國零件或原材料的產品進入美國!
舉個例子,哪怕是日本從中國進口豬鬃,自己做成毛刷,這毛刷在理論上也是禁止在美國銷售的。當然毛刷這明顯是“躺槍”了,明眼人都看得出來這禁令當然不是專爲豬鬃而設的,是美國想把中國晶體管佔據商用半導體市場的份額給打死。
美國是日本最大的外貿市場,對東通工來說也是一樣。更要命的是,美國宣佈自己國內對中國產品進行制裁的禁令之後,又強壓着他所有的盟友小弟也要遵守這一項禁令。因此,東通工不但不能向美國出口TR54,也不能向加拿大、澳大利亞、英國等等國家出口TR54,除非TR54上面的晶體管是日本產的。
對了,也包括中華民國(臺灣),也不能銷售含有中國晶體管的TR54。
這一拳下來,東通工真的扛不住了。不但東通工扛不住,松下、日立、夏普等等也扛不住了。
日本電氣公司代表們的訴苦雷任民瞭解了,但這件事他沒法做決定,密電發回北京外貿部,外貿部又找到財經委和國資委討論這件事。
東通工開出的條件是,如果中國願意轉讓晶體管的量產工藝,他們還是願意出250萬美元買授權,專利抽成也一樣是5%。而且,東通工承諾,他們生產的含這種晶體管的電子產品不銷售到中國以及社會主義陣營。
其實本來他們就很難把產品賣到中國和社會主義陣營。
在討論會上,國資委有人提出一種激進的想法:一口回絕得了,正好日本人的小電器在設計和工藝方面壓得中國喘不過氣來,趁他病要他命,斷供,中國製造的小電器橫行無忌。
但這種缺乏妥善考慮的想法很快被否決了。中國不授權工藝外加斷供,日本也不會被逼上絕路,他們只會全面投向美國,現在貝爾實驗室就有晶體管生產工藝可供日本人選用,只是東通工怕這樣完全被美國捆住手腳,之後東通工如果想逆襲佔領美國市場,會在美國遭遇不可測的困難。
如果中國出口不貼牌的“三無”晶體管,讓日本拿着說這就是日本產的,會如何呢?
風險還是很大。
是不是由日本生產的,美國人總有一天會查清,他們在東京的維穩和安全力量可不是一般的強。因此這條路就算了,就算中國向東通工這麼提議,東通工的人也不敢接。
可是,把晶體管的製造工藝授權給日本人開的公司,讓他們生產這種東西?
這個決定外貿部和財經委都做不了,最終陳澐把這件事從財經委拿回了中央書記處討論。
總理對此事就問了一句:晶體管的製造工藝授權給外國,會對國家安全造成什麼威脅?
陳澐回答說,晶體管的製造工藝美國確實已經掌握了,只是中國和美國的工藝流程略有差別。安全威脅是不會因此而增加的,B52上的投彈控制計算機可是純正的美國造,但是,工藝授權出去之後,有可能日本人拿到之後對工藝進行大幅度改良,“魔改”出一種讓中國自己的晶體管工藝都不如的新?改良版?製造工藝來。
總理聽了之後就沉思了。
最終拍板的還是主席。主席問,我們的晶體管是不是也在改良?陳澐回答說是,李強通過研製TD3已經帶起了一個團隊,現在這個團隊處於自動咝须A段,不斷提高鍺晶體管的品質並降低成本。
於是主席說,賣。“我們也在改良,那還有什麼問題,是信不過國內的研發速度嗎?我們改良的速度比日本人還快一點,這不就行了嘛。”
第51章 做不出硅晶體管就別過年了
中國對鍺半導體技術的信心來自於北京計算機所半導體實驗室的技術儲備和技術研發實力。
雖然實驗室的成員只有17名,但研發方向包括了從半導體材料的分子特性到流水線工藝的各個方面。
當然,實驗室不只是一個團隊在奮戰,而是有外聯關係和助力。比如鍺熔融狀態的物理原理,有中南礦冶(今天的中南大學)、有色金屬研究院和北京鋼院(北京科技大學)支撐。最初在實驗室裏和李強一起突破鍺半導體熔鑄大關的黃培雲教授,現在又回到了中南礦冶,並在中南礦冶設立了半導體材料研究中心。
在具體的流水線工藝方面,實驗室是和774A廠聯動的。現在鍺半導體流水線已經實現了鍺條自動切割;鍺粒嵌入封裝的工具已經發展了3代,從最初的手工裝配發展到現在只需把鍺粒在顯微鏡下對準然後“咔嚓”一卡。
哦,還得提一句774A廠隔壁的774廠。經過兩年多的建設,774廠終於在1954年底試生產出了第一批真空電子管。
鑑於現在一些需要大功率/大電流控制的場合真空電子管還有它的用場,所以774廠還是得繼續建成,只是預設的生產規模裁減的3/4。其實774廠不只生產真空管,它還生產電阻電容電感電路板交直換流器(電源)等等電子/電氣元件,現在這些相關的電氣元件的生產線反倒比真空管生產線更受重視。
前來幫中國援建774廠的蘇聯專家很是無語,這些中國同志怎麼計劃說改就改?這可是91項國家級重點工程之一!一會兒要裁減一條真空管生產線,一會兒要增加電路板車間,就不怕國家計委和那個國資委過來把你們抓去西藏種青稞嗎?
然而國資委並不。反而是如果工廠籌建委員會沒有響應上級的修改指示調整建造計劃,籌建委員會可能會被全體擼掉。
不過,774這個“過時”的真空管廠仍然給中國的電子工業帶來了極大的助力。除了那些“真空管以外”的元件生產之外,重要的是獲得了一套產業工人的培訓、培養、組織方式,並且774廠在籌建過程中就爲774A廠輸送了不少工人,即便在774廠也投產之後,774廠配套的中專也是同時爲774和774A服務的。
中專。對,蘇聯在援建774廠的時候還順便援建了一座電子電氣類的中專/技校,作爲774廠的附屬品。
在向主席彙報時,李強總結了各個方面的成果,得出結論鍺晶體管的工藝已經非常有譜。現在下一代產品已經蓄勢待發,下下一代產品也在做規劃了。
下下一代晶體管將分爲兩個版本,第一個版本的尺寸大小與現在的差不多,三腳黃豆狀,但是成本會達到1元人民幣左右(上一代是1.7元,上上一代也就是現在在生產的是2.1元);第二個版本是尺寸更小的晶體管,體積大約是現在產品的一半,這樣可以支持製造更輕巧的民用電子消費品。
李強估計,國內鍺晶體管工藝目前確定可以保持34年的領跑態勢。4年之後呢?
4年之後的事,李強認爲希望在上海。
上海,也就是被聶榮臻“強行”調到復旦大學的黃昆。這快兩年的時間,黃昆在復旦電子系建立了一個半導體實驗室,和北京的實驗室遙相呼應。
黃昆專攻的是硅材質晶體管制造。
威廉?巴丁和肖克利造的初代晶體管是鍺基,後來大家都跟風,畢竟已經有人趟過了這條路。但是鍺雖然大家哂闷饋肀容^熟悉,但是它有一個致命缺陷:鍺晶體管在“關閉”狀態下,存在漏電流,也就是說,它沒有辦法真正意義上形成數字計算機的邏輯上的“O”,在電路設計的時候就必須把低於多少多少毫安的電流忽略掉纔行。
同時,鍺晶體管還比較嬌貴,它的工作溫度區間只能限制在070攝氏度之間,用在一般的商業計算機上是沒問題的,作爲軍用就有些問題了。
對了,說的就是美國。美國空軍給B52配置了貝爾實驗室的TRADIC天價機載計算機,裝上飛機不久就發現這貨當飛機升到1萬米的時候經常失靈,這就是超高空溫度降到0攝氏度以下的緣故。發現失靈現象的時候是54年9月,這會兒美國空軍剛給TRADIC打完補丁:在TRADIC的機箱外面加電暖器。
更熱鬧的還是等明年吧,明年美國空軍計劃用裝備TRADIC的B52做空投核彈試驗。
回到黃昆的研究上。這將近兩年的時間,黃昆取得的成果是沒有成果。
“黃教授,啊,其實也沒什麼事,我就是告知一下,從53年3月到54年11月,集團往你們半導體實驗室的投資已經達到了30萬元人民幣。是的,這隻包含設備購置的投資,人員工資還不包括在內。”
催命電話不是上電集團的總經理打來的,是祕書。
祕書的意思就是,你們半導體實驗室得拿出點成果了。
黃昆掛掉電話,嘆了口氣,年關難過啊。
半導體實驗室現在還沒拿出成品的硅晶體管,更沒有鼓搗出來可用於量產的硅晶體管工藝書。
黃昆的工作是從貝爾實驗室的化學家加爾文?富勒的一篇論文開始的。這篇1952年發表的論文闡述了一種將雜質摻入到半導體(包括硅和鍺)晶體中的方法。是通過將雜質暴露在含有所需摻雜劑的高溫氣體中並加壓,使得硅或者鍺單晶體中能夠摻入雜質。摻入雜質的硅或鍺就會形成PN結。
加爾文?富勒還說,通過調整曝光的時間和溫度,能夠精確地控制引入的雜質的數量和它們的穿透深度,這種摻入雜質的方法精度達1微米甚至更小。
但是具體的工藝呢?加爾文?富勒沒說。這是論文,不是專利說明書。
至於專利說明書,好像貝爾實驗室還沒提交申請,可能是貝爾實驗室想捂盤,也可能是加爾文?富勒只搞出了理論,而產品還沒做出來。
(硅擴散的工藝技術正式發表是在1956年,由托馬斯和塔尼巴恩撰寫的貝爾系統技術期刊第35卷《擴散發射極和基極硅晶體管》)
當黃昆研究加爾文?富勒的論文時,差的還不僅僅是具體工藝細節。實際上黃昆先和有色冶煉行業糾纏了半年。基於進口產品仿製的電爐爲了融化硅,得提高溫度;冶煉出來的硅單質純度四個9,好像不太夠,又要求他們提高到五個9。
再然後,黃昆得自己設計一種實驗器材或者工業設備,能容納含有摻雜劑的高溫氣體並讓高溫氣體接觸硅板。這個實驗器材就在黃昆隔壁的實驗室裏,奇形怪狀的一臺大機器,雖然有一半零件是實驗室成員自制的,但另一半的零件仍然花掉了3萬塊錢。
在1954年,黃昆做的工作和貝爾實驗室的幾個工程師其實差不多。在貝爾實驗室,加爾文?富勒的論文發表之後,貝爾實驗室也花了很長時間來設計專用機器,全部就緒已經到了1954年1月。在1月份,加爾文.富勒與皮爾森、達里爾?查平成功地將一層硼原子擴散到n型硅板中,形成了大面積的PN結。
再然後,加爾文?富勒把路走歪了。他們發現光照在這塊硅板上的時候,硅板竟然產生了電流,還挺強。貝爾實驗室另一組人趕緊把6塊硅板組合起來,接通電路,放到太陽下,獲得了185毫瓦的光伏功率。於是在1954年4月,貝爾實驗室宣佈他們製成了世界第一種太陽能電池。至於晶體管,只在實驗室裏象徵性地做出了一隻樣品,貝爾實驗室期待未來出現更先進更廉價的加工方式,到那時候再量產晶體管。
(其實剛剛誕生頭兩年的硅晶體管價格是鍺晶體管的數倍,但仍然有市場,因爲美國的軍用計算機需要)
1954年5月,德州儀器宣佈他們解決了硅晶體管的製造工藝技術,貝爾實驗室的領先地位被搶。
不只是貝爾實驗室,黃昆這邊也埋頭在做硅晶體管,當他看到IRE大會上德州儀器公司代表上臺吹逼的報道,也是眼前一黑。
糟了,自己不是世界第一了。
“黃教授!您總算是來了!!”
向中南礦冶求救,五天之後援兵終於到來。當黃昆見到黃培雲出現在火車車廂門口,趕緊迎上去。現在他的這位本家兼前輩是半導體實驗室唯一的希望。
“黃教授,您當年拯救過鍺晶體管,今年也一定能拯救我們”
黃培雲搖搖頭:“這次我不是主力,後面這兩位纔是。他們是我帶的學生,都是研二。”
黃培雲回到中南礦冶,就開實驗室招學生搞半導體材料的研究。帶來的兩個研究生何太平、孫嚴本科不是中南礦冶的,是武漢大學的(中南礦冶建校才3年),在實驗室的諸多學生中表現最突出,而且研究的都是硅材料方向。
“這就是你們實驗室嗎?一看就很有熟悉的樣子,”何太平說,“我們實驗室也是電爐,電爐,一天到晚熱烘烘的。”
黃昆:“確實是熱烘烘的,我們在嘗試冶煉6個9的硅,電爐一直在不停地開着。本來以爲五個9應該夠了,至少做出試驗品是夠了,可後來試製老是失敗,我又退回去從頭做理論計算,確定了就是因爲硅不夠純才失敗的,得繼續提高純度。”
黃培雲:“這你們實驗室可能確實是有色金屬冶煉的基礎底子略差。其實這個時候應該用浮動區法生長的硅晶體。”
黃昆:“這我們真不會。”
黃培雲:“浮動區生長是三幾年英國人提出來的,雖然麻煩了一點,但咱們的設備修改修改還算可以達到。就是個氧氣比較討厭,然後我發動半個系的學生動手,搭了個真空環境,後來就搞成了。”
黃昆:“得,看來我們實驗室也要按你說的真空冶煉的模式改造電爐冶煉室了。”
黃培雲:“真空冶煉設備改在還是年後再說吧。你在電話裏說年底得加緊搞出一個有效的技術成果,否則半導體實驗室就有麻煩了。年底肯定是完不成電爐改造的。何太平,把包拿出來讓小黃瞅瞅。”
何太平打開自己拖着來的皮箱,掏出一個嚴嚴實實包裹着的東西。然後打開包裹。
“黃主任,這是,我們在中南礦冶實驗室做出來的頭一批浮動區法生長的硅晶體。應該夠你們做實驗樣本了吧。”
第52章 中國已經找到了財富密碼
即將過去的1954年,還有幾件國內外大事得盤點一下:
1954年9月,第一屆全國人大在北京召開。首屆人大一次會議上通過了《中華人民共和國憲法》,史稱“54憲法”。
越南方向,奠邊府戰役以越盟一方全殲法軍而告結束。雖然戰鬥中越方的傷亡數倍於法方,但奠邊府的失敗仍標誌着法國殖民政策的徹底破產,法國朝野上下決心停止這場毫無意義的戰爭。1954年5月,總理啓程前往日內瓦,參加旨在解決印支問題以及整個遠東和平問題的日內瓦會議。經過近一個月的拉鋸式談判,《日內瓦和約》簽署。
與原歷史位面一樣,美國拒絕與總理及中方代表團任何成員進行接觸,雖然就在日內瓦會議前不久兩國其實進行過官方接觸:舉行了一次作用很有限的中美大使級談判,但美國認爲,國務卿杜勒斯與總理握手完全不是一個性質,與中國的關係解凍現在是不可接受的。
《日內瓦和約》標誌着髪國人滾蛋,但美國人蠢蠢欲動地要進來。就在這一年,艾森豪威爾對南方的“越南王國”(這時候越南保大國王阮福晪還在位)先是批了4億美元的軍事援助,在日內瓦和約簽署後又追加了3.85億美元軍援。但艾森豪威爾對美國軍事介入越南十分謹慎,在其任期內一直拒絕直接參戰,這讓美國人的越戰至少推遲了10年。
1954年8月22日,解放軍突然對金門實施炮擊,共發射6000多枚85、122和152毫米炮彈,摧毀國軍炮兵陣地9處,國軍傷亡300餘人。
822炮戰是有目的的。過了不久,1954年9月6日,東約東南亞條約組織在菲律賓馬尼拉成立。由於民國與中國大陸還在持續交戰狀態,此前曾積極要求加入“東約”的中華民國徹底沒戲了,申請被駁回。東約與東盟還不太一樣,東約是一個單純的軍事同盟。
第五屆世界盃在瑞士舉行,西德在決賽中3:2爆冷擊敗匈牙利奪冠,史稱伯爾尼奇蹟跑題了。
1954年5月,臺灣的中華民國舉行總統大選,常凱申以近乎100%的得票率又雙叒叕連任中華民國總統。
1954年還是核動力元年。世界第一艘核潛艇“鸚鵡螺”號在54年初下水,當年下半年服役。蘇聯則在1954年建造了第一座專用於發電的核反應堆,也叫核電站。在這一年,美國海軍走出了飽受美國空軍打壓的低谷期,戰後建造的第一艘大型航空母艦“福萊斯特”號下水。
中國這一邊,1953年簽訂的中蘇419協議火熱執行中,主要是交付各種快艇、飛機。另外一件中央也十分關心的事情是,1954年7月,英國中介商祕密出售的“利物浦”號巡洋艦在拆除了所有炮塔之後,船殼以拖曳的方式拖離英國本土,在印度科欽的一家拆船廠暫停。
理由是英國的那家拆船廠資金週轉不靈,馬上要破產了,因此速速變賣手中的有價值資產,讓科欽拆船廠撿了個漏。
印度現在與中國是好哥們。在亞洲地區,中、印、印尼是三大新興獨立國家,甚至在全世界範圍內也是新興國家的代表。因此,“利物浦”號到了印度,基本上就等於鐵板釘釘地能拖到中國了。
但是,要讓這條船能安全拖回廣州,還有許多事情要做。安全問題是最大的問題,得在它拖過西沙羣島之後周圍就有軍艦和飛機看護,最好是過馬六甲海峽之後就一路上有安全措施。
此外,爲了感謝印度的配合工作,趁熱打鐵加深兩國關係,1954年10月,總理啓程訪問印度。
“總理先生,西方國家在亞洲的殖民確確實實是在走向瓦解了。如果說朝鮮戰爭只是一個開端,法國退出印支則是一件決定性的事件。我想,現在亞洲獨立邉右呀涍M入了第三個階段,就是西方國家殘餘的零星殖民地將會如何歸屬。”
尼赫魯挺喜歡創造理論體系的。他把亞洲國家反殖民主義分爲三個階段,第一階段是中國印度這樣的大國家建國或獨立,第二階段是朝鮮戰爭到越法戰爭。越法戰爭結束,現在進入的是第三階段,西方帝國主義在亞洲的殖民地只剩零星殘餘了。
“現在中國與印度都有一個‘零星殘餘’的問題,那就是中國的臺灣、香港,以及印度的果阿。不知道中方是打算怎麼解決你們國內的這兩處問題的?”
總理:“香港和臺灣都是中國的固有領土,這是毋庸置疑的,就同果阿是印度的固有領土一樣。但是,對於香港問題,我們希望留出一個比較長的時間解決。中國與印度的外部環境其實是不一樣的,貴國沒有遭到西方國家聯合在一起的貿易禁呗铩!�
尼赫魯點點頭:“這確實是事實。也就是說,中國希望香港的地位在目前繼續維持下去,以便使用香港這個窗口進行中轉式的對外貿易。”
總理:“一二十年之內,香港會是維持現在的狀態。果阿與香港的地位不能相比。”
尼赫魯:“果阿看起來可以類比貴國的臺灣問題,我們估計,果阿殖民地是不得不使用武力解決的事情。”
總理:“在今年的政協會議,以及剛剛結束的第一屆全國人大會議上,我們已經提出:中國人民願意在可能的條件下采取和平的方式解決祖國統一的問題。臺灣問題是中國內政,臺灣地區的緊張局勢是美國造成的。中國政府願意同美國政府談判緩和臺灣地區緊張局勢的問題,但任何談判都絲毫不影響中國人民行使自己的主權。”
總理和尼赫魯除了談香港、臺灣和果阿的問題,尼赫魯還表示,經他的撮合,南亞五國(緬甸、錫蘭、印度、印度尼西亞、巴基斯坦)總理準備在明年聯合發起召開亞非會議。總理表示,如果亞非會議能組織起來,中國一定參加。
在會談結束時,中印兩國政府首腦發表了一項聯合聲明。
“我們要爭取進一步緩和緊張局勢。世界上不同制度的國家可以和平共處,用和平競賽的辦法來證明人民民主制度的優越性,使舊世界起變化,我們互不干涉內政,這樣一個方針是可能的。因此,就要造成這樣一個國際統一戰線,要聯合法國,聯合英國,聯合東南亞國家,聯合印度支那成員國,達成印度支那的和平,來孤立美國,主要是孤立美國主戰派。”
“我們應該努力來消除亞洲各國毫無根據的恐懼。革命是不能輸出的。如果人民贊成一種制度,反對也是無效的。如果人民不贊成一種制度,勉強強加是一定要失敗的。我們應該以我們共信的原則給世界建立一個範例,證明各國是可以和平共處的。”
“中印兩國認爲,國家與國家之間關係應當遵守一些基本的原則。這些原則是:甲、互相尊重領土主權;乙、互不侵犯;丙、互不干涉內政;丁、平等互利;戊、和平共處。”
1954年,中國外貿總額達到125億人民幣,繼1953年破百億大關之後,今年又破120小關,繼續保持大幅度增長。
其中出口59億人民幣,進口66億人民幣(含中蘇援助計劃中在1954年從蘇聯輸入中國的貨物價值)。總的來看,建國之後中國的外貿額每一年都是入超。
但這個進出口數字仔細分析,就會發現其中的端倪。用數據發佈之後香港的英國銀行機構的分析報告的話就是“中國已經找到了財富密碼”。
進口的66億貨物中,有16億是中蘇工業援助合同中計劃的進口設備,其餘的進口貨物總價是50億,而出口貨物總價是595億,盈餘9億人民幣(1.8億美元)。
這些盈餘的資金從1955年起分批償還給蘇聯,不過,中國如果一直保持出口的增長勢頭,未來償還蘇聯貸款的難度一點都不大。甚至,國家計委正打算在二五期間多引進一些蘇聯工廠和設備,因爲現在中國的貸款償還能力比以前強多了。
英國銀行機構將現在出口的迅速增長歸結於1954年初中國製定的外匯政策:將人民幣兌美元的比率定在5人民幣兌換1美元,這個數字比較近似地反映了雙方的實際進出口競爭力,更有利於紡織品及其他工業品的出口。