就在英特尔为王浩然的盘古1号CPU问世而烦恼不已的时候,王浩然已经开始投入到芯片生产线的研制工作中去。
在国家的支持之下,他整合了更多的人才资源。
京城内十多家科研单位都加入到了他的课题科研团队中。
其中不乏一些科研大拿。
甚至还有学部委员好几人。
当然,所有合作对象都是王浩然自己选择的。
他选择合作对象的方式其实也很简单:配合度!
如果一看就没有配合度,不太好合作的,直接就选择PASS。
虽然说知人知面不知心,但是,王浩然看人还是非常准确的。
团队彻底整合形成,那么,他需要做的就是分工合作任务的分配。
这一点,也是相当重要的。
不过,王浩然经过了彩电生产线课题的历练,他也早已经成熟了。
做起团队的各种领导工作,他也是得心应手。
他把大团队分成了若干小团队。
小团队之间如何合作分工,他都有明确的安排。
王浩然本人则负责攻关一些特别难的科技问题。
而且,他本人还要做好协调整合的问题。
这很考验他的能力。
1978年的5月中旬,国产芯片生产线的研究正式启动。
在王浩然主持这个重特大课题研究之前,龙国的芯片产业是非常不健全的,也是没有一个系统的产业链的。
芯片行业是个产业链非常之长,工序很多,辅料繁杂,技术难度极其大的行业。
这个行业,只是辅助性的材料生产就可以形成十来个大产业。
诸如:晶圆也就是芯片基材的加工、CMP抛光材料的生产、光掩膜版的制造、光刻胶的研制、光刻与蚀刻过程中需要用到的湿电子化学品的生产、电子气体的加工、溅射靶材的研制、晶圆封装材料的生产……
如上这些材料每一种都是芯片生产过程中必需的。
前世的时候,在老鹰主导的国际秩序中,没有一个国家能够把如上这些芯片制造所需的材料完全囊括。
事实上,如果能够把控一个环节的材料百分之八十以上的研制生产,那就是上百亿刀的产值。
关键是:每一种材料研制以及大规模生产的门槛都非常高……
比如,晶圆的制备这一块,技术要求就非常之高。
所谓晶圆就是芯片的基材,也叫做硅晶片。
它的原始材料就是硅,通常从常见的沙子中提取。
不过,硅晶片的纯度要求实在是太高了,其纯度要求无限接近百分之百。
越是制程先进的芯片,对硅晶片纯度的要求也就越高。
七八十年代,硅晶圆的市场几乎被脚盆的几个大公司把持。
龙国目前能自产硅晶圆的量非常的小,而且自产硅晶圆的品质也不高。
要想搞定全产业链的芯片行业,那就要把硅晶片加工的全套设备给搞定了。
也可以说,这个其实也需要一个大型的生产线来搞定。
单晶硅的制备工艺主要涉及到如下设备:
首先是从沙子中提取硅。要想获得纯度极高的硅,最好的生产加工方法就是电弧法。
在提取的过程中在电弧中通入高纯度的二氧化碳和电流,使其发生化学反应产生CO和SI02。继续进行化学反应,最后生成一氧化碳和高纯度的硅。
不过,这种提取方法成本相当之高。可是,为了获得极高纯度的硅,别无他法。
其次,要在烧结炉中通过高温烧结,使得硅粉末被烧结成为单晶硅颗粒。这个设备是制造单晶硅核心设备之一,它需要高温操作,在工作过程中还需要保持高温不变,难度不是一般的大。
第三个步骤是通过单晶硅生长炉制备出高纯度单晶硅棒。这个单晶硅生长炉也是个高精密的设备,一样是要求保持高温不变,还要对棒材进行旋转或者拉伸,以使得晶体结构进一步完善。
第四个步骤则是对制备出来的单晶硅进行加工、磨削,去除棒材表面瑕疵,让其具有较高机械强度。这个工序需要的是高精密磨床!
第五个步骤是切割工序,要将单晶硅棒切割成硅片。
最后的一道工序则是要进行抛光。
就单单只看一个硅晶片的加工制备,其中就有着相当大的技术难度。
其用到的设备操作精密度要求是相当之高的。
这就需要在设计制造设备的时候有数控自动化方面的控制程序。
一句话:这些设备也是需要芯片以及传感器等等部件的,数控机床本身就需要有其计算机控制中心的。
其实何止是硅晶片加工制备的机器设备需要数控计算机,其他重要的芯片加工制造设备,像光刻机、刻蚀机等等,也都是需要数控计算机操控的。
因为人力根本就达不到那种精密度。
对此,王浩然也早有准备。
他在742厂的时候,就设计了单片机和传感器。
单片机也就是个集成了CPU、RAM(随机存贮器)、ROM(只读存贮器)等等功能的微型计算机系统。
这玩意是70年代初在美国开始出现,比如英特尔的8048、8051就是单片机。
王浩然采用盘古架构轻松就设计出了16位的单片机。
而且,放在这个时代来说的话,性能相当不错。
有了单片机,那就可以更好地发展数控机械,让导弹、航天火箭更加易于精确控制,还可以让洗衣机、冰箱、彩电等产品更智能。
单片机真的不是一般的重要。
前世的时候,直到80年代,龙国才开始逐渐推广使用单片机,而且,还都是进口的。直到21世纪初,国内才开始出现自研单片机。
所以,王浩然搞出来的这第一款单片机具有历史性意义。
当然,有了单片机,他还要为单片机设计单片机程序。
不过,这些对于现在的王浩然来说,难度都不算太大。
龙国其实并不缺乏真正的聪明人。
在现在这个年代,龙国缺乏的是一个科学研究的指路人。
比如,王浩然主持做国产芯片生产线课题的研究,因为他脑子里已经有芯片全产业链生产线、生产设备的设计研制的方案,那他就可以给自己的团队成员指明了研究的正确方向和思路。
而绝大多数的科学家之所以摸索数年甚至是数十年,他们找的其实就是研究的正确方向……
如果有了正确的方向和正确的研究思路,那么,他们出成果的时间还是相当之快的。
毕竟,他们其实就是在验证王浩然的想法而已。
一旦他们发现王浩然的想法是正确的,他们就可以在短时间里获得成功。
……
严格意义上讲,王浩然这个课题名义上是研究的生产线,其实,这个课题把所有的辅助材料都研究了。
在这个过程中,材料研究工作者的任务就比较重一些。
当然,任务最重的,还得是科研团队中的机械科研成员。毕竟,王浩然要搞的是生产线,那就要研制大量的机械设备。
一旦这个科研任务开始,那就要全力投入,每个人都要将自己所有的业余时间都花费在这课题上面。
但大家每个人的干劲都很足。
因为,所有人都知道,自己这是在开创历史。
国产芯片生产线的研究在王浩然的带领下如火如荼地进行。
可以说,好消息此起彼伏。
王浩然本人主要的工作其实就是整合。
他要整合所有团队成员的工作,将之组成一台台的设备,再将一台台的设备组合成产线。
他就是整个团队的灵魂。
……
范开勇是北大机械工程系系的教授,他也带着自己的团队加入到了王浩然的芯片生产线课题团队中。
与范开勇合作的则是北大材料系的著名教授林万钧。
两人之间又有分工合作的关系。
范开勇负责的是单晶硅生产所需3个设备电弧炉、烧结炉以及单晶硅生长炉的研制工作。
而林万钧则负责高纯度单晶硅柱的研究工作。
范开勇研制设备,林万钧则研制材料。
两人都是在杨德忠的督促下加入到王浩然团队的。
两个人总体来讲,内心对于王浩然还是有那么一点不服气。
是的!非常不服气。
因为,他们也都是知名专家,他们都获得过国家级科研大奖。
他们内心深处,是不想被王浩然主导自己分工研究的项目的。
其实,在分配任务的时候,王浩然已经给他们指明了他们负责的科研任务的方向与思路。
甚至,王浩然就连图纸都给了他们。
王浩然的意思是,让他们按照自己的设想去落实就好了。
但范开勇和林万钧一合计:我们按照你的设想去干活儿,那岂不是纯粹就是个给你打配合的科研牛马吗?
那不行!我们要按照我们自己的思路去工作。
范开勇抛开了王浩然给的思路和图纸,他就开始另起炉灶。
结果呢,他就发现,不管他怎么努力,他在实验室里研制的电弧炉都达不到王浩然规定的标准。
而林万钧也发现,他按照自己的想法去提炼硅,也根本提纯不到王浩然要求的纯度。
而就在这个过程中,王浩然过来北大这边检查进度。
他一看便知,范开勇与林万钧没有按照自己的设想去做事情。
他便笑着对范开勇说:“范老师,您有自己的想法,这个我不反对。”
“但咱们是个团队,还是要做好协作才行。”
“另外,我还要告诉您的是,您研究的这三个设备是需要跟我研制的计算机控制系统相配合,然后才能达到最终的设计标准……”
王浩然跟范开勇解释了很多。
王浩然很耐心。
对范开勇与林万钧也都给予了足够的尊重。
他也知道,这些老科学家肯定是都有那么一点傲气的。
有傲气很正常,探索不同的科研方向与思路也没有问题。
但他们必须得听劝。
如果他们一意孤行,就是想要我行我素,那就是没有团队精神。
那也就没有合作的必要了。
范开勇听了王浩然的一番解释,他也有点儿羞愧。
“浩然同志,对不起,我得做一下自我检讨,我拿到你分配的任务之后,总觉得自己还有别的更好的办法来研制设备。”
“于是我就尝试了一下我自己的想法,结果都不太行。”
“接下来我会按照你的思路去做研究。”
“我保证绝对不会再任意妄为。”
范开勇的态度挺好。
王浩然也松了口气。
他是真不想半道上再换人。
王浩然就笑着说道:“范老师,我们是合作伙伴,大家互相帮助互相鞭策吧。”
“这三个设备搞出来之后,主发明人是会安排您的,您的每一分努力,都会有回报……”
其实,之前王浩然就强调过这一点:他的课题组成员里谁分工负责的科研项目,将来出了成果,那主要负责人都可以获得第一功。
王浩然又给了范开勇和林万钧一点建议。
同时呢,他也给两个人提供了单片机与传感器。
这些东西都是他利用龙国科学院电子所的实验室设备加工出来的。
为了能生产单片机和传感器,他也顺便的帮助改进了电子所的一些设备。
等到王浩然走后,范开勇对林万钧说:“林老师,看来,我们都是被拍在沙滩上的前浪了呀!”
“我原本还想证明自己不比年轻人差呢,谁料想,结果啪啪打脸啊!”
林万钧说:“现在说咱们被打脸,这个还早!”
“咱们得先验证一下,看看王浩然的思路到底能不能行再说。”
显然,林万钧对王浩然还是有怀疑。
于是,两人就开始带领各自团队行动起来。
范开勇在实验室里要搞的就是实验用的电弧炉、烧结炉以及单晶硅生长炉。
像这样的实验设备,目前国内是没有的,都是一些简单粗糙的实验设备。
而目前,就算是北大这样的大学,也没有钱进口国外的实验设备。
经过了十来天的奋斗,范开勇最终搞出来一台实验用的电弧炉。
这次,他是完全听劝,按照王浩然的思路和设计方案搞出来的。
而且,电弧炉里也安装了单片机与传感器。
这样就可以精准地实施控制,让各项操作都恰到好处。
电弧炉搞定之后,林万钧就开始利用这个设备实验着提炼高纯度硅。
之前的时候,林万钧做这种提炼高纯硅的活儿,基本上都是靠经验。
使用的方法是水热法。
所谓水热法是一种将二氧化硅转化为水合硅酸盐,然后在高温高压之下进行水解反应,最后将硅分离出来。
这是很多实验室使用的提炼硅的方法。
它简单易操作。
但不适合大规模工业化生产。
“范老师,您真觉得这设备靠谱吗?”林万钧问范开勇。
范开勇笑道:“可以试一试。”
“林老师平常用水热法提取高纯硅一般纯度能达到多少?”
林万钧说:“差不多就是百分之九十九以上吧。反正是够用的。”
范开勇说:“水热法的确是个不错的方法,但也只能实验室少量提取了。”
“这个设备要是真的能成,那可就厉害咯!”
“咱们一起试一试,看看能不能行。”
于是,两人就开始实验。
装入原材料,输入指令。
然后启动了机器。
电弧炉就开始工作。
这期间,几乎上不需要他们再进行什么操作。
这就是傻瓜式的机器大生产模式。
第一炉实验性生产结束。
提炼出来的高纯度硅砂被取了出来。
“啧啧!这硅砂看上去纯度就很高啊!”林万钧惊讶地说道。
范开勇问:“那你之前在实验室提纯的硅纯度能达到多少?”
林万钧说:“可以达到左右这样。用来做芯片的基材是应该够用的。”
“当然,我也知道,纯度越高,那性能就越好。”
“但想要继续提纯,难度也是很大的。”
范开勇笑问:“那你觉得,这电弧炉制备出来的硅砂能有多高的纯度?”
林万钧摇摇头:“猜是不太好猜的吧?”
“但凭我的经验,的纯度是有的!”
范开勇搓了搓手说:“我已经有点儿迫不及待地想看看它的纯度究竟是多少了。”
于是,硅砂被取出来之后马上被拿去化验。
化验也是林万钧亲自来做。
使用的是从脚盆进口的一种检验仪器。
毕竟,现在脚盆每年都给龙国大量的贷款。
这就导致,龙国从脚盆进口的产品也越来越多。
林万钧检测做得非常的细致。
因为,稍微马虎那么一点,检测结果就有可能会受到极大的影响。
很快的,检测结果就出来了。
看着检测的结果,林万钧有点儿不相信地揉了揉眼,晃了晃脑袋说道:“这,这也太高了吧?”
范开勇赶紧凑了过去:“多少?”
林万钧说:“%!”
“这个纯度已经是可以达到极限了!”
“想要再继续提纯,难度非常大!”
范开勇也是大吃一惊:“这么高吗?”
一般而言,材料提纯都只能做到99.9%左右。
极少量的杂质,很多时候是压根就去除不了的。
林万钧抓了抓自己的乱蓬蓬的头发说道:“或许,我搞错了?”
“咱们再试一试好了。”
于是,林万钧就再次进行了一次检测。
这次的检测结果显示仍然是%!
林万钧接连检测了六七次。
最终他确认了一件事情:这个电弧炉是真的很强大!
它不仅工作稳定规范,不需要太多人力干涉,而且,用它获得的硅粉纯度也是相当的高。
这让范开勇和林万钧都很是感慨。
“王浩然这年轻人,能力可比我们强太多了。”
“人家这科研思路太精准了吧?”
“我原以为,他的想法也高明不到哪去。”
“谁料想,被结果打脸了。”
范开勇不无感叹地对林万钧说。
林万钧此时也是心服口服。
他晃了晃脑袋说:“之前我是不怎么相信这个世界上有绝顶天才这种人的。”
“但现在,我信了。”
范开勇和林万钧两个人出了成果,不仅研制出了全新的高效率的电弧炉,而且还提纯出了纯度高达%的硅粉。他们自然是要马上把这个喜讯告诉王浩然的。
王浩然听了心里也是很高兴的。
他知道,这两个老教授经此一件事情,应该会对自己心服口服。
既然是一个团队,那就绝对不应该有杂音的。
大家一定要团结一致,共同朝着同一个目标前进才行。
王浩然这次整合了不少的大腕。
想要让大腕服服帖帖,那就要拿出来一点真本领来降服。
其实,除了范开勇和林万钧两个人之外,还有其他的大腕也经常会有自己的想法。
他们想要用自己的方法来搞科研,以此来证明,自己比王浩然高明。
如果这么搞的人多了,那就会影响团队的进度。
因此,王浩然得知了范开勇和林万钧两个人的喜讯之后,他觉得有必要给两个人大力宣传一下。
于是,王浩然就对范开勇和林万钧说:“两位老师,恭喜你们出了这么好的成果。”
“这在咱们国内也是一项突破性的成果呀!”
“所以,我认为,应该大力度宣传一下。”
范开勇赶忙说:“浩然同志,不要宣传我们。”
“其实呀,我们就是按照你的方法才出了成果。”
“把这个成果按在我们头上,是不太合适的。”
王浩然则是笑着说道:“成果可是你们搞出来的嘛!”
“咱们是一个团队!”
“团队成员分工协作,出了成果,主要的任务执行者就应该居头功才对!”
要想让人帮你拉套,那你就必须得给出足够的好处。
王浩然本人是整个芯片生产线大课题的主持者,将来这个大成果出来了,那整个大成果都是他自己的。
小成果分给团队成员,才能长久,不是吗?
于是,在王浩然的邀请之下,国家电视台的记者王建国对范开勇跟林万钧做了采访。
范开勇两人在接受采访的时候,都说了自己在刚开始和王浩然合作不太服气,想要用自己的科研思路来做研究,结果几经碰壁,最终不得不采用王浩然的思路与方案这才最终做出大成果来的经历。
范开勇不无动情地说:“可以这么说吧,如果单纯只是我来做这个电弧炉,根本就不可能获得任何突破性成果……”
林万钧也说:“没有王浩然同志的指导,我们也没可能提纯出%的硅粉……”