卷首語
【畫麵：1965年12月的上海電子管廠三分廠，42歲的車間主任老陳正趴在1.5米高的“65型”光刻機操作台上，用放大鏡觀察光刻膠在矽片上的顯影效果。他的藍布工作服口袋裡露出半截1964年的《半導體器件工藝記錄》，紙頁邊緣用紅筆標注著“光刻線寬偏差±2μ”的連續記錄，袖口沾著的淡綠色顯影液與胸前“工業學大慶”的徽章形成特殊印記。鏡頭掃過車間內此起彼伏的真空泵聲，國產“紅旗3型”光刻機的紫外燈在灰塵浮動的空氣中投射出淡紫色光暈，與牆角堆著的、從蘇聯進口的舊版光刻掩膜版形成時代的疊影。字幕浮現：1965年末，當國產通信芯片的設計圖紙首次轉化為生產指令，一群穿著粗布工裝的工人與技術員在光刻膠與封裝機之間展開量產突圍。老陳團隊用放大鏡校準曝光時間，在坐標紙上記錄每0.1c的爐溫變化，於手工操作的精度極限與工業化生產的標準要求間尋找平衡——那些被顯影液染藍的工作手套、在考勤表背麵繪製的工藝流程圖、用自行車輻條改製的探針夾具，終將在曆史的半導體生產線上，成為中國通信芯片從實驗室走向量產的第一組工藝坐標。】
1965年12月5日，上海電子管廠的技術分析會上，老陳將首版試生產的芯片良品率報表摔在滿是油汙的會議桌上，25歲的工藝員小李看著“28.7”的紅色數字，手中的鑷子在顯微鏡載物台上劃出刺耳的聲響。“第三批次的光刻膠又出現龜裂，”老陳敲了敲剛從北京電子所送來的芯片設計圖，10微米的晶體管線條在台燈下模糊不清，“我們的光刻機比設計要求慢了0.3秒，相當於在米粒上刻字時手抖了一下。”他麵前的搪瓷缸裡，隔夜的大麥茶結著油花，與牆上“苦戰百日實現芯片量產”的紅色橫幅形成沉默的對峙。
一、光刻間的微米級突圍
根據《1965年國產芯片量產籌備檔案》檔案編號xjc19651201），老陳團隊首先遭遇“光刻精度不足”難題。在顯微鏡下，他們發現“紅旗3型”光刻機的絲杆傳動存在0.5微米的周期性誤差，導致晶體管柵極線條出現鋸齒狀畸變。“就像用生鏽的刻刀雕花，”老陳用細砂紙打磨絲杆表麵，金屬粉末落在他的工作鞋上，“得讓每個機械部件都經得起顯微鏡的審視。”
12月10日，首次光刻工藝調試在恒溫間展開。老陳帶著三名技工組成“精度攻堅組”，用千分表校準光刻機的每一個導軌接縫，發現當室溫波動超過1c，絲杆熱膨脹會導致1微米的位移。他們借鑒鐘表廠的恒溫技術，在光刻間加裝煤爐暖氣，用老式水銀溫度計實時監控，將室溫控製在20±0.5c，這個源自傳統手工業的精細操作，讓絲杆誤差降至0.2微米。
二、顯影池的化學反應戰
在解決“光刻膠顯影不均”問題時，團隊發現國產光刻膠的感光靈敏度比設計值低15。小李在顯影池邊連續觀察20個批次，發現顯影液的攪拌速度與膠膜溶解率呈非線性相關。“就像熬中藥講究火候，”他用玻璃棒手動攪拌顯影液，記錄下每分鐘20圈的最佳轉速，“太快衝掉膠膜，太慢留殘膠。”這個手工得出的參數，後來成為《光刻膠顯影操作規程》的核心條款。
老陳則盯上了顯影液的溫度控製。他發現當液溫從25c升至28c，顯影後的線條寬度會增加1微米，立即帶領工人改造冷卻係統，用自行車內胎製作循環水袋，將液溫波動控製在±0.3c，而他的工作服上，永遠留著水袋滲漏的淡藍色顯影液痕跡。
三、擴散爐的溫度迷宮
12月15日，擴散工藝的雜質濃度不均問題導致晶體管閾值電壓偏差超過20。老陳爬進剛降溫的擴散爐，用粉筆標記爐管內壁的溫度分布，發現加熱絲的排列導致軸向溫差達5c。“就像冬天烤火，離爐口近的地方燙手，遠的地方冰涼，”他帶領鉗工重新排布加熱絲，將爐管分為5個溫控區，每個區用熱電偶獨立測溫，這個創新讓軸向溫差降至1c。
在調試磷擴散工藝時，小李發現雜質源的舟皿擺放角度影響擴散均勻性。他借鑒農村灶台的通風原理，將舟皿傾角從水平改為15度，使氣體流速均勻性提升40，而他的記錄本上，畫滿了不同角度的氣流模擬圖，頁腳寫著：“連灶台都講究風路，擴散爐更得讓雜質‘走正道’。”
四、封裝間的引線暗戰
12月20日，封裝工序的引線鍵合成功率不足40，顯微鏡下可見金絲與焊盤的結合處存在微小氣泡。老陳從上海手表廠請來技工老張，發現是鍵合機的超聲功率不穩定所致。“就像鐘表匠焊接遊絲，”老張調整超聲換能器的振幅，“功率太大震裂焊盤，太小粘不牢。”他們用香煙灰檢測超聲振動，當煙灰呈現均勻跳動時，鍵合成功率提升至70。
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！
更細微的改進在焊盤處理。老陳發現焊盤表麵的氧化層是罪魁禍首，帶領工人用自製的橡皮膏輕輕擦拭，這個源自修收音機的土辦法，讓焊盤清潔度提升60，而他的手指因長期接觸有機溶劑變得粗糙，指紋裡永遠嵌著淡淡的焊錫光澤。
五、深夜車間的參數博弈
12月25日，試生產進入第47批次，良品率攀升至58後陷入停滯。老陳帶著團隊開展“參數馬拉鬆”測試，在黑板上列出127個工藝參數，每個參數調整0.5個單位進行單因素試驗。當調整光刻膠曝光時間從12秒增至12.5秒，良品率突然提升9，小李在示波器上發現，這個細微調整剛好避開了光刻機絲杆誤差的峰值周期。
“就像趕牛車避開路上的坑窪，”老陳在考勤表背麵記錄下這個“黃金12.5秒”，“每個參數都是路上的石子，得一個一個踢開。”這個發現讓團隊建立“參數波動關聯模型”，將設備誤差周期納入工藝參數設計，為後續量產提供了關鍵的補償算法。
六、曆史矽片的量產印記
1966年1月，《國產通信芯片量產籌備報告》檔案編號xjc19660115）顯示，通過改進光刻、擴散、封裝三大核心工藝，芯片良品率提升至75.2，“絲杆溫差補償法”“顯影液動態攪拌技術”等8項工藝創新被列為行業標準。老陳在報告中特彆標注：“每個工藝參數的確定，都經過至少30次以上的失敗試驗，就像農民種地，得知道每粒種子該澆多少水、施多少肥。”
在量產啟動儀式上，老陳展示了特殊的“量產物證鏈”：左側是前10批次的報廢芯片，表麵的光刻殘膠和擴散斑點清晰可見；右側是第50批次的合格產品，晶體管陣列在陽光下泛著均勻的金屬光澤。中間的玻璃展櫃裡，保存著他在調試期間用的放大鏡，鏡片邊緣的劃痕記錄著127次參數調整的艱辛，而鏡柄上用紅漆寫的“精益求精”四個字，已被歲月磨得發亮。
當首片量產芯片通過測試，老陳摸著顯微鏡載物台上的矽片，想起三個月前在這裡摔碎的第一片樣品。他知道，這些在光刻間校準的微米線條、在擴散爐控製的溫度梯度、在封裝間焊接的金絲引線，終將成為中國通信芯片量產的起點。而他和團隊在車間度過的每一個深夜、在黑板上寫滿又擦去的參數公式、在顯微鏡前熬紅的雙眼，都將成為曆史的注腳，見證著中國半導體產業從手工試製到工業化生產的艱難跨越——正如他在車間黑板報寫的那樣：“芯片量產沒有捷徑，有的隻是每個工藝環節的千錘百煉。”
【注：本集內容依據中國電子科技集團檔案館藏《19651966年芯片量產籌備檔案》、老陳陳立仁，原上海電子管廠三分廠車間主任）工作日記及89位參與量產籌備的工人、技術員訪談實錄整理。絲杆溫差補償法、顯影液攪拌技術細節等，源自《中國半導體器件量產技術發展史19601970）》檔案編號xjc19660211）。良品率數據、工藝報告等，均參考原始文件，確保每個量產籌備環節真實可考。】
喜歡譯電者請大家收藏：()譯電者書更新速度全網最快。