芯片生产线调试那天,阮经纬凌晨四点就到了车间。他没进去,蹲在车间门口,手里拿着个本子,上面列了三十多项检查项。霍凌云来得比他晚一点,四点半到的,手里提着两个烧饼,一人一个。
“先吃。吃饱了才有力气干活。”霍凌云把烧饼递给阮经纬,阮经纬接过去咬了一口,又放下了,说吃不下。霍凌云没理他,自己把那个烧饼啃完了,又喝了半缸子水。
五点整,车间大门打开,灯全亮。阮经纬走进去,脱鞋,换洁净服,戴帽子、口罩、手套,全身上下只露两只眼睛。霍凌云跟在他后面,换好衣服,两人走进生产区。
第一道工序,基材清洗。霍凌云站在清洗机前,把高纯硅片一片一片放进去。机器嗡嗡响,超声波震动把硅片表面的灰尘震掉,再用去离子水冲干净。他取出一片放在显微镜下看了看,表面干净得像镜子。“合格。”
第二道工序,氧化。硅片送进氧化炉,炉温一千度,通氧气,在硅片表面长出一层二氧化硅薄膜。阮经纬守在炉子旁边,盯着温度表和氧气流量计。“温度波动正负一度,流量稳定。这批应该没问题。”
第三道工序,光刻。这是最难的一步。阮经纬亲自操作光刻机,把掩模版上的电路图案投影到硅片上。光刻机的镜头是他从德国进口的,花了十几万美金,装在机器上之后,他调了三天三夜的对焦。他把硅片固定在工件台上,按下按钮。曝光、显影、定影,硅片上浮现出密密麻麻的电路线条。他取出来放在显微镜下,线条清晰,线宽均匀,没有断线、没有短路。“第一片,光刻合格。继续。”
第四道工序,蚀刻。把不需要的二氧化硅腐蚀掉,露出下面的硅。蚀刻液的配方是霍凌云自己调的,试了上百次才定下来。硅片泡进去,等规定时间,取出来冲洗干净。显微镜下看,蚀刻深度均匀,侧壁陡直,没有钻蚀。“蚀刻合格。”
第五道工序,掺杂。硅片放进扩散炉里,通磷烷气体,在硅片上形成N型半导体区域。炉温一千度,气体流量严格控制。阮经纬盯着仪表,一丝不敢马虎。“温度稳定,气体流量稳定。二十分钟后出炉。”
第六道工序,金属化。在硅片表面蒸镀一层铝膜,形成电极和互连线。蒸发镀膜机是阮经纬自己攒的,真空度抽到了十万分之一帕。他把硅片放进镀膜机里,抽真空,加热铝丝,铝蒸发后沉积在硅片表面。取出硅片,铝膜均匀,厚度零点五微米,电阻率合格。
第七道工序,划片。把整张硅片切割成一颗一颗的芯片。划片机是手动的,霍凌云推着刀片一刀一刀切,切完一颗取一颗。一百颗芯片,切了一个小时,全部取出,装在专用盒子里。
所有工序走完,已经是下午五点了。十二个小时,阮经纬没喝一口水,没上一次厕所。霍凌云也没喝,嘴唇干裂了,起了皮。
“先测十颗,看良品率。”阮经纬把十颗芯片放进测试座,通电。测试仪屏幕上跳出第一颗的数据——工作电流、静态功耗、最高频率、输入输出延迟,全部在指标范围内。“第一颗合格。”第二颗,合格。第三颗,合格。第四颗,死片,不通电。“这颗坏了。可能划片的时候切到了内部电路。”第五颗合格,第六颗合格,第七颗合格,第八颗漏电严重,不合格。第九颗合格,第十颗合格。
“十颗里八颗合格。良品率百分之八十。”阮经纬看着这个数字,手都在抖。霍凌云也抖。“百分之八十?比预期高了二十个点!”
阮经纬把剩下的九十颗全测了,用时两个小时。最后统计——合格七十二颗,废十八颗,良品率百分之七十二。虽然比第一批低了点,但仍然远超预期。“七十二颗,够用了。拿去封装。”
童泽宇在封装车间等了整整一天,急得转圈。看见阮经纬端着芯片盒子进来,眼睛都亮了。“出了多少?”阮经纬说:“七十二颗合格的。先封二十颗,剩下的留着。”童泽宇戴上手套,开始封装。陶瓷外壳、镀金底座、金线键合,每一步都小心翼翼。封一颗测一颗,全部通过气密性测试。
“二十颗全部封装完毕。可以上机测试了。”
贺星澜抱着001号计算机跑来了,把机器放在桌子上,打开机箱盖。“来,插上去试试。”阮经纬把一颗封装好的芯片插到电路板上,固定好,通电。001号计算机的数码管亮了,跳出一排数字。贺星澜按键板输入1+1,数码管显示2。输入2+2,显示4。输入一百以内的加法,全部正确。连续跑了一个小时,没有死机,没有出错。
贺星澜站起来,使劲拍了一下阮经纬的肩膀。“成了!芯片成了!”
阮经纬被拍得差点趴下,但没生气,脸上那个笑啊,从嘴角咧到耳根。霍凌云蹲在旁边,眼泪下来了,拿袖子擦了一把,又下来了。童泽宇递了张纸巾过去,他没接,拿袖子接着擦。
林烽蹲在车间门口,看着这帮人又哭又笑,烟叼着没点。苏婉端着茶站在他旁边,递过去。“老林,你不进去?”林烽接过茶,喝了一口。“让他们哭。哭完了就好了。”
车间里,贺星澜已经开始跑更复杂的测试程序了——乘法、除法、浮点运算,芯片全部通过。阮经纬蹲在测试仪前面,盯着数据,眼睛里全是血丝。霍凌云不哭了,开始整理剩余的合格芯片,一颗一颗放进防静电盒子里,贴上标签。
童泽宇把封装好的二十颗芯片编了号,从001到020,装在专用的泡沫盒里。“这批芯片,可以装到导弹上了不?”阮经纬说:“还不行。还得做环境测试——高温、低温、震动、湿度,全过了才能装弹。”林烽站起来,走进车间,蹲在测试仪旁边,看着屏幕上跳动的数字。“环境测试要多久?”阮经纬说:“三个月。不做不行,导弹打出去,天上温度零下五十度,芯片扛不住就瞎了。”林烽点头,在本子上记:“芯片环境测试,三个月完成。”
苏婉站在门口,看着车间里乱哄哄的景象——贺星澜在跑测试,阮经纬在盯数据,霍凌云在清点芯片,童泽宇在封装下一批。她笑了。“老林,这一摊子,总算见到东西了。”林烽掐灭烟,站起来。“走。去看看霍凌云的硅片。九个九的硅,得亲眼看看长啥样。”
霍凌云带林烽走到提纯车间,打开一个密封罐,从里面取出一片硅片。银灰色,表面光滑得像镜子,对着灯光看,没有一丝瑕疵。“这就是九个九的硅,纯度百分之九十九点九九九九九九九。”林烽拿在手里看了看,对着灯光转了两下。“比我想象的小。”霍凌云说:“芯片就这么大。指甲盖大小,里面能装几万个晶体管。”林烽把硅片还给他,拍了拍手。“几万个管子?以前的计算机用电子管,一台机器几十个管子,占一间屋子。现在指甲盖里装几万个,这进步,比飞机还快。”
阮经纬从测试车间跑过来,手里拿着一颗封装好的芯片,编号001。“林部长,这颗芯片,我想送给老李。”林烽接过来看了看,装进盒子里。“送可以。但先备份一个,万一路上丢了,还有个替补。”阮经纬说:“备份了。这个就是备份。”林烽笑了,把盒子揣进兜里。
晚上九点,车间里还亮着灯。贺星澜还在跑测试,已经连续跑了四个小时,芯片没出任何问题。阮经纬蹲在光刻机旁边,在调下一批硅片的曝光参数。霍凌云在清点高纯硅片的库存,数了三遍,数字都对不上,生自己的气,蹲在地上不数了。童泽宇在封装下一批芯片,镊子夹着金线,手稳得像机器。
林烽蹲在车间门口,看着这些人。苏婉说:“老林,芯片下线了。下一步就是环境测试了。”林烽说:“环境测试完,就能装机了。导弹、计算机、雷达,全都能用。”远处,贺星澜喊了一嗓子:“一百组测试全部通过!芯片稳定!”车间里响起一阵掌声,不算大,但很实诚。阮经纬鼓了几下,又低头调参数去了。