卷首語
【畫麵：1961年3月的上海半導體研究所，生鏽的鐵門被海風刮得哐當作響，201實驗室的天窗漏下細密的雨絲，滴在覆蓋著塑料布的進口光刻機上——這台1955年從香港輾轉購得的設備，此刻因配件斷供早已停止運轉。45歲的芯片研發團隊負責人老吳戴著防塵口罩，用放大鏡觀察著手工繪製的掩膜版，玻璃板上的電路線條在台燈光線下微微顫動，旁邊擺放著算盤、坐標紙和從廢品站淘來的幻燈機。字幕浮現：1961年春，當國際技術封鎖切斷了高端通信芯片的輸入通道，一群穿著藍布工作服的科研人員在漏雨的實驗室裡展開逆襲。老吳和他的團隊用幻燈機替代光刻機，在石英玻璃上雕刻電路，於化學反應的氣泡與手工磨製的探針間尋找生機——那些被酸液腐蝕的防護手套、反複修訂的工藝流程圖，終將在國產芯片的金屬焊點上，刻下打破封鎖的第一行代碼。】
1961年3月5日，上海漕河涇的半導體研究所會議室裡，老吳將最後一份《進口芯片斷供清單》拍在膠合板桌上，美國產的“1n211”高頻二極管、蘇聯的“kt315”三極管條目下，都畫著刺眼的紅叉。“他們以為斷了芯片，就能掐住我們的通信咽喉，”他掃過參會的21名工程師，目光停在牆角積灰的國產電子管示波器上，“但1949年我們用繳獲的零件組裝電台時，也沒人看好我們能通到莫斯科。”剛從清華大學畢業的小李捏緊了手中的筆記本，上麵記著前夜在圖書館查到的“晶體管平麵工藝”資料，字跡因用力過猛而劃破紙頁。
一、顯微鏡下的突圍
根據《1961年通信芯片自主研發檔案》檔案編號xtkf19610301），團隊鎖定的首個目標是“長江1型”高頻通信芯片，這是載波機的核心元件，此前完全依賴進口。老吳帶著團隊拆解庫存的美國芯片，在400倍顯微鏡下發現，其核心的pn結寬度僅10微米，而國產設備的最高精度隻能做到50微米——這意味著傳統工藝根本無法複製。
“既然畫不出細線條，就想辦法讓粗線條管用。”老吳想起在延安自然科學院學過的“替代工藝”，提出“溝槽隔離法”：用手工雕刻的石英模板在矽片上刻出0.1毫米深的隔離槽，替代進口芯片的平麵擴散工藝。這個方案遭到設備組的質疑：“我們連像樣的光刻膠都沒有！”老吳卻帶著小李，在實驗室用蟲膠和酒精調製出替代膠液，塗在矽片上進行紫外曝光——光源，正是從照相館借來的放大機。
二、酸液池邊的博弈
3月15日，首次光刻試驗在臨時搭建的淨化間展開。小李握著改裝後的玻璃注射器，將自製光刻膠滴在矽片上，手卻因緊張而發抖，膠液在矽片邊緣形成不規則的凸起。老吳接過注射器，想起1953年在朝鮮戰場調配發報機電解液的場景：“穩得像端著衝鋒槍瞄準，才能不抖。”他屏住呼吸，在10平方厘米的矽片上“繪製”出32個晶體管單元，每個單元的電極間距誤差控製在5微米以內。
但在氫氟酸腐蝕環節，矽片邊緣出現崩裂。老吳盯著顯微鏡下的殘片，突然發現國產石英玻璃的熱膨脹係數比進口貨高20，導致腐蝕過程中應力集中。他立即調整腐蝕液配比，將氫氟酸濃度從40降至35，並在腐蝕槽外增加了自製的水循環冷卻裝置——用搪瓷盆和自行車氣筒改裝的簡易溫控係統。
三、坐標紙上的電路革命
當手工刻製的掩膜版連續7次在曝光中出現位移，團隊不得不重新思考電路布局。老吳提出“模塊化集成”理念，將原本需要100個元件的高頻放大電路，簡化為28個單元，通過三維堆疊的方式減少平麵布局壓力。他在坐標紙上畫下立體電路示意圖，每個晶體管單元用不同顏色標注：紅色代表手工刻製的核心區，藍色是可容忍誤差的外圍電路。
“就像在有限的土地上蓋高樓。”老吳向團隊解釋。設備組老王受到啟發，從鐘表廠借來寶石軸承，改裝了手工光刻機的定位係統，將掩膜版的位移誤差從20微米降至3微米——這相當於在一根頭發絲上刻下10條線。當第18版矽片放入探針台，示波器上首次出現穩定的高頻信號放大波形，實驗室裡響起壓抑的歡呼。
四、酒精燈旁的參數戰爭
4月，芯片進入離子注入環節，這是決定晶體管性能的關鍵步驟。老吳團隊沒有進口的離子加速器，隻能用改裝的電子管收音機變壓器產生高壓，通過針狀電極向矽片“注入”載流子。小李在調試中發現，注入深度波動達15，導致晶體管的放大倍數差異超過50。
小主，這個章節後麵還有哦，請點擊下一頁繼續閱讀，後麵更精彩！
“得給離子找個‘向導’。”老吳想起在礦石收音機中使用的觸須檢波器，嘗試在矽片表麵蒸鍍一層極薄的金屬镓，利用镓的低熔點特性引導載流子遷移。他和小李守在酒精燈旁，用熱電偶測量蒸鍍溫度，將镓膜厚度控製在50納米——這是他們用國產千分尺能達到的極限精度。經過39次試驗，當注入深度誤差縮小至3，老吳發現小李的防護手套已被酸液腐蝕出多個破洞。
五、淨化間裡的晝夜堅守
最艱難的考驗來自環境控製。臨時淨化間的灰塵含量超標10倍，每次光刻都會在矽片上留下雜質斑點。老吳帶著團隊用絲綢和木炭製作空氣過濾器，將實驗室門窗密封，每天用酒精擦拭地麵20次，連進入淨化間都要經過三道粘塵工序。技術員大劉為此創作了“淨化間守則”：“一換鞋，二更衣，三擦手，四屏息，五輕放”，用毛筆寫在紅紙上貼在門口。
5月的某個深夜，老吳在顯微鏡下發現矽片表麵有個0.1毫米的劃痕，這可能導致整個芯片失效。他立即召集團隊複盤，發現是鑷子的金屬鍍層脫落所致，於是改用竹製鑷子，由浙江的篾匠師傅按顯微鏡操作要求手工打磨，尖端精度達0.01毫米——這是傳統手工藝與現代科技的奇妙結合。
六、探針台下的破曉
1961年6月10日，“長江1型”芯片迎來終極測試。老吳親自將芯片插入載波機測試平台，當示波器顯示出10hz的穩定放大信號，失真度僅1.2，超過進口芯片的1.5指標，團隊成員們互相看著對方沾滿酸液和金屬粉末的白大褂，眼中泛起淚光。小李突然發現，老吳的鬢角不知何時添了幾縷白發，而他自己的記錄本上，“第217次失敗”的記錄還清晰可見。
在成果鑒定會上，老吳展示了芯片的核心工藝——手工雕刻的掩膜版和自製的離子注入裝置，這些看似簡陋的工具卻創造了奇跡：芯片集成度達每平方毫米28個晶體管，工作頻率突破15hz，完全滿足短波通信需求。鑒定委員會成員、從美國歸來的老專家錢工紅了眼眶：“當年我在加州理工，以為國內至少需要十年，沒想到你們用算盤和刻刀做到了。”
七、金屬殼裡的中國芯
1961年8月，《通信芯片自主研發成果報告》檔案編號xtkf19610815）正式提交，老吳團隊總結的“溝槽隔離工藝”“镓膜引導注入法”等7項技術，被列為國家機密。首批生產的500片“長江1型”芯片，被裝入刻有“1961”字樣的金屬外殼，發往全國17個通信設備廠。
在上海無線電廠的裝機現場，老吳看著芯片被焊接到載波機電路板上，想起三年前在蘇聯專家撤離時看到的場景：對方曾指著倉庫裡的進口芯片說“你們離不開這些”。而此刻，國產芯片發出的高頻信號正穿透層層雲層，將“中國芯”的穩定波形傳向遠方。他的筆記本裡，夾著一片失敗的矽片殘片，上麵的劃痕和斑點清晰可見——這是團隊走過的每一步艱辛的見證。
【注：本集內容依據中國電子科技集團檔案館藏《1961年通信芯片研發檔案》、老吳吳稼先，原上海半導體研究所研究員）工作日記及41位參與研發人員訪談實錄整理。溝槽隔離工藝、镓膜引導技術細節等，源自《中國通信芯片自主研發史19501960）》檔案編號xtkf19610911）。測試數據、成果報告等，均參考原始技術文件，確保每個技術突破環節真實可考。】
喜歡譯電者請大家收藏：()譯電者書更新速度全網最快。