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自力更生,“從0到1”

——中國(guó)第一塊集成電路誕生記

發(fā)布時(shí)間:2024-03-14

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào) 趙廣立【字號(hào):

王守覺(jué)12歲那年,抗日戰(zhàn)爭(zhēng)全面爆發(fā)。他親眼目睹盤旋在蘇州上空的日本飛機(jī)飛得很低,用機(jī)槍向下掃射。由于當(dāng)時(shí)制造技術(shù)落后,我方高射炮極度短缺,也沒(méi)有飛機(jī),只能干著急。

那是他第一次真切體會(huì)到“落后就要挨打”的滋味。

“產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)、自力更生!”從小萌發(fā)的志向和抱負(fù),讓王守覺(jué)在我國(guó)集成電路事業(yè)的初創(chuàng)期披荊斬棘,成為中國(guó)半導(dǎo)體器件與微電子技術(shù)研究的開(kāi)拓者之一。

20世紀(jì)60年代,在剛剛起步的中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所(以下簡(jiǎn)稱半導(dǎo)體所),王守覺(jué)和他的哥哥王守武等人帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制成中國(guó)第一只(批)硅平面型晶體管和中國(guó)第一塊(批)集成電路,直接支撐了服務(wù)“兩彈一星”功勛計(jì)算機(jī)“109丙機(jī)”的研制。

順著這具有歷史性意義的一步回望,可以清楚地看到,中國(guó)科學(xué)家從一開(kāi)始就為祖國(guó)事業(yè)發(fā)展注入了自立自強(qiáng)的基因。

那是一段“風(fēng)霜雪雨搏激流”的崢嶸歲月。

1?中國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的“原始積累”

1950年,剛成立不久的新中國(guó),百業(yè)待興。此時(shí),我國(guó)在半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的積累幾乎為零。

這一年,25歲的王守覺(jué)沒(méi)有跟隨暫設(shè)上海的研究單位遷回北京,開(kāi)始找工作。而大他6歲的三哥、剛剛在美國(guó)普渡大學(xué)獲得博士學(xué)位并留校任教的王守武,攜妻帶女搭乘“威爾遜總統(tǒng)號(hào)”郵輪,從舊金山出發(fā)經(jīng)香港回到祖國(guó)。

1950年底,王守武受聘于中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用物理研究所(以下簡(jiǎn)稱應(yīng)用物理所,后改名中國(guó)科學(xué)院物理研究所),并從一次偶然的修理氧化亞銅整流器開(kāi)始,逐漸進(jìn)入半導(dǎo)體研究領(lǐng)域。

在王守武之后,黃昆、湯定元、洪朝生、謝希德、成眾志、高鼎三、林蘭英、黃敞、吳錫九……一大批海外科學(xué)家陸續(xù)回國(guó)。正是他們的接續(xù)奉獻(xiàn),奏響了我國(guó)半導(dǎo)體器件與微電子技術(shù)事業(yè)自力更生的序曲。

他們之中,黃昆、王守武、湯定元、洪朝生4人回國(guó)時(shí)間較早且時(shí)間接近,都在1950至1951年前后。他們也是最早關(guān)注并身體力行從事半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)研究的。

自1953年起,4人在半導(dǎo)體研究方面的討論逐漸多了起來(lái)。當(dāng)時(shí),國(guó)外的半導(dǎo)體研究有了較快發(fā)展。1954年商品晶體管出現(xiàn),而當(dāng)時(shí)以“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”成員為首的西方國(guó)家對(duì)我國(guó)嚴(yán)密封鎖,我們無(wú)法直接進(jìn)口這些產(chǎn)品或相應(yīng)的材料。

在4人看來(lái),如果不改變這種局面,就很可能耽誤我國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展。1954年下半年,黃昆、王守武、湯定元、洪朝生每周抽出一個(gè)下午的時(shí)間,專門研討如何發(fā)展我國(guó)的半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)。因王守武、湯定元、洪朝生3人都在中國(guó)科學(xué)院,當(dāng)時(shí)在北京大學(xué)的黃昆每次都得騎著自行車從中關(guān)村到東皇城根。

他們一起合作翻譯了蘇聯(lián)半導(dǎo)體權(quán)威學(xué)者A.F.約飛的《近代物理學(xué)中的半導(dǎo)體》一書,并于1955年由科學(xué)出版社出版。1955年上半年,北京大學(xué)物理系開(kāi)設(shè)“半導(dǎo)體物理學(xué)”課程,由他們4人合作講課。

為了引起國(guó)內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體的重視,他們還籌劃召開(kāi)一次“全國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)討論會(huì)”。出于各種原因,這次會(huì)議直到1956年1月30日至2月4日才在北京舉行。沒(méi)想到,會(huì)期推遲也為此次會(huì)議產(chǎn)生更為重大的影響埋下了伏筆。

2?“四項(xiàng)緊急措施”之一

應(yīng)用物理所半導(dǎo)體研究室一角。

1956年,新中國(guó)吹響了“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)角。

“要在第三個(gè)五年計(jì)劃期末,使我國(guó)最急需的科學(xué)部門接近世界先進(jìn)水平?!碑?dāng)年1月,周恩來(lái)總理在作《關(guān)于知識(shí)分子問(wèn)題的報(bào)告》時(shí)這樣疾呼。烈火中淬煉出的新中國(guó),第一次如此迫切地?fù)肀把乜茖W(xué)。

不到3個(gè)月的時(shí)間里,全國(guó)上千位科學(xué)家在北京集結(jié),共同制定1956—1967年國(guó)家十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃(以下簡(jiǎn)稱十二年遠(yuǎn)景規(guī)劃)。8月,《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要(修正草案)》編定,提出“發(fā)展計(jì)算技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、無(wú)線電電子學(xué)、自動(dòng)學(xué)和遠(yuǎn)距離操縱技術(shù)的緊急措施方案”,這“四大緊急措施”的具體任務(wù)均由中國(guó)科學(xué)院承擔(dān)。

中國(guó)科學(xué)院經(jīng)過(guò)和有關(guān)部門協(xié)商,決定籌建專門的研究機(jī)構(gòu),分別開(kāi)展4個(gè)新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究,其中包括在應(yīng)用物理所成立半導(dǎo)體研究室(半導(dǎo)體所的前身)。

籌建計(jì)劃上報(bào)一周后,時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理陳毅就作出批示:“同意辦?!?/p>

“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)召發(fā)出后,全國(guó)上下對(duì)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展倍加重視和關(guān)注。王守武等人發(fā)起的“全國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)討論會(huì)”,吸引了產(chǎn)業(yè)界代表、高校學(xué)者以及無(wú)線電和電子學(xué)等方面的科學(xué)工作者,影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。

來(lái)自不同領(lǐng)域的專家學(xué)者通過(guò)廣泛接觸,建立了聯(lián)系、交流了想法,為日后的合作創(chuàng)造了條件。

在這次會(huì)上,王守武作了題為《半導(dǎo)體整流器》的報(bào)告。會(huì)議籌備期間,兩位旅美科學(xué)家——高鼎三和成眾志回國(guó)。他們?cè)诿绹?guó)從事半導(dǎo)體相關(guān)研究,對(duì)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用更是洞若觀火。他們?cè)诖髸?huì)上報(bào)告了半導(dǎo)體相關(guān)器件和技術(shù)在海外的研究及應(yīng)用情況,這對(duì)于剛剛起步、正在摸索中的中國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)研究來(lái)說(shuō)十分寶貴。

“這次半導(dǎo)體物理學(xué)討論會(huì)的召開(kāi)是甚為及時(shí)的?!睍r(shí)任中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)周培源在會(huì)議報(bào)告的《序言》中寫道,“半導(dǎo)體物理學(xué)討論會(huì)的舉行,正好為制定這項(xiàng)任務(wù)(指十二年遠(yuǎn)景規(guī)劃中有關(guān)半導(dǎo)體技術(shù)的建立的任務(wù))的規(guī)劃做好準(zhǔn)備工作。”

1956年8月,我國(guó)第一個(gè)專門的半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)——應(yīng)用物理所半導(dǎo)體研究室成立,負(fù)責(zé)人是王守武。

3?不可或缺的一塊“拼圖”

1956年底,中國(guó)科學(xué)院派出以嚴(yán)濟(jì)慈為團(tuán)長(zhǎng)的赴蘇考察團(tuán),前往蘇聯(lián)考察學(xué)習(xí)半導(dǎo)體方面的工作。蘇聯(lián)的半導(dǎo)體研究工作始于1930年左右,當(dāng)時(shí)已在多個(gè)方面處于世界領(lǐng)先地位。

此次考察十分順利。王守武、洪朝生、成眾志等9人分成4個(gè)小組,深入各部學(xué)習(xí),收獲頗豐。他們不僅有了對(duì)半導(dǎo)體材料和器件制作的初步認(rèn)識(shí),還在我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)方面形成了切實(shí)的計(jì)劃。

在考察中,大家雖然看到了蘇聯(lián)在半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)各方面的成果,但并沒(méi)有轉(zhuǎn)向完全依賴蘇聯(lián)的技術(shù)支持,并否決了蘇聯(lián)專家提出的“中國(guó)可以不必做半導(dǎo)體材料”“不要把硅材料和器件的研制列入規(guī)劃”等建議。

王守覺(jué)沒(méi)有參加這次考察。1956年,他剛剛從上海一機(jī)部第二設(shè)計(jì)分局調(diào)回中國(guó)科學(xué)院,來(lái)到應(yīng)用物理所半導(dǎo)體研究室。

基于以往的工作經(jīng)歷和成績(jī),應(yīng)用物理所給他定職高級(jí)工程師,級(jí)別與副研究員相當(dāng)。

1949至1956年間,王守覺(jué)從同濟(jì)大學(xué)畢業(yè)后的幾年里兩易工作,從做研究到在生產(chǎn)單位做設(shè)計(jì),已然成長(zhǎng)為一個(gè)視野開(kāi)闊、經(jīng)驗(yàn)豐富的杰出工程技術(shù)人員。他先后被評(píng)為上海市勞動(dòng)模范和全國(guó)先進(jìn)工作者。

多次工作調(diào)動(dòng)的經(jīng)歷,對(duì)王守覺(jué)來(lái)說(shuō)并非壞事。

“每次工作調(diào)動(dòng)過(guò)程中,我都付出極大努力適應(yīng)新工作的需要。這些努力是否都白白浪費(fèi)了呢?不,幾次調(diào)動(dòng)在知識(shí)面廣度上打下的基礎(chǔ),都為我深入后來(lái)的研究工作創(chuàng)造了非常有利的條件?!痹谒磥?lái),對(duì)一個(gè)科學(xué)問(wèn)題的深入研究,涉及的知識(shí)面往往越來(lái)越廣,而科學(xué)知識(shí)面的廣度往往是保證深度的必要條件。

實(shí)踐證明了他的觀點(diǎn)。王守覺(jué)正是憑借廣闊的知識(shí)面與注重獨(dú)立思考和創(chuàng)新、注重動(dòng)手實(shí)踐的特點(diǎn),在中國(guó)第一塊集成電路上刻下了自己的名字,成為了我國(guó)半導(dǎo)體器件與微電子技術(shù)發(fā)展事業(yè)中“一塊不可或缺的拼圖”。

4?在“學(xué)科帶任務(wù)”中大放異彩

王守覺(jué)在調(diào)試設(shè)備。

被調(diào)入應(yīng)用物理所半導(dǎo)體研究室的王守覺(jué),在中國(guó)科學(xué)院對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)“原始積累”的基礎(chǔ)之上,逐步“武裝”自己。

不久后,王守覺(jué)加入到半導(dǎo)體器件研制的主攻方向中,任半導(dǎo)體高頻晶體管課題組組長(zhǎng)。那時(shí)的他,只有31歲。

王守覺(jué)有其過(guò)人之處。半導(dǎo)體器件物理學(xué)家陳星弼曾在半導(dǎo)體研究室進(jìn)修,當(dāng)時(shí)就在王守覺(jué)手下工作。據(jù)他回憶,王守覺(jué)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、動(dòng)手能力“不是一般人能想象的”。他還記得,當(dāng)時(shí)辦公室的門打開(kāi)后總是關(guān)不好,王守覺(jué)一出手就關(guān)好了;一塊錫,王守覺(jué)用牙“嘎巴”一咬,聽(tīng)聲音就能判斷是不是純錫。

在王守覺(jué)的學(xué)生石寅眼中,老師“超級(jí)睿智,有極強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、超強(qiáng)的記憶力和極強(qiáng)的自信心”,而且“比常人要聰明得多,很多知識(shí)是王先生自學(xué)的,王先生較少記筆記,聽(tīng)過(guò)看過(guò)就記住了”。

1957年9月,王守覺(jué)接到赴蘇聯(lián)科學(xué)院學(xué)習(xí)的任務(wù)。在赴蘇的短短半年里,他輾轉(zhuǎn)位于不同城市的4個(gè)研究所,白天虛心請(qǐng)教,晚上消化吸收,很快就對(duì)半導(dǎo)體電子學(xué)器件的設(shè)計(jì)、制作和性能測(cè)試有了深刻認(rèn)識(shí)。其間,他還因提出關(guān)鍵性建議被列為一篇論文的第二作者。

結(jié)束學(xué)習(xí)回國(guó)后,有了一定半導(dǎo)體知識(shí)積累的王守覺(jué),逐漸在研究室“學(xué)科帶任務(wù)”的科研工作中大放異彩。

1958年,一項(xiàng)與我國(guó)第二代電子計(jì)算機(jī)息息相關(guān)的重要任務(wù)落在了王守覺(jué)肩上。

當(dāng)時(shí),半導(dǎo)體研究室已在王守武等人的組織下,成功拉制出我國(guó)首根鍺單晶、成功制備我國(guó)第一只(批)鍺合金結(jié)晶體管。但這種晶體管的性能,還不能滿足當(dāng)時(shí)國(guó)家研制晶體管化電子計(jì)算機(jī)的需要。

王守覺(jué)受命研制“合金擴(kuò)散晶體管”,這是一款比合金結(jié)晶體管優(yōu)越得多的半導(dǎo)體器件,截止頻率比后者提高100倍,能夠滿足當(dāng)時(shí)國(guó)家研制晶體管化電子計(jì)算機(jī)“109乙機(jī)”的急需。

僅用不到半年時(shí)間,王守覺(jué)就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)破解了新型鍺晶體管制備熱處理過(guò)程中的精確調(diào)控、多元金屬均勻性與配比控制等一系列難題,并于1958年9月成功研制出我國(guó)第一只鍺合金擴(kuò)散高頻晶體管。

然而,更難的是這類晶體管的批量生產(chǎn)。為了配合“109乙機(jī)”的研制需要,應(yīng)用物理所于當(dāng)年組建了“109廠”(109廠是中國(guó)科學(xué)院微電子研究所的前身),專門生產(chǎn)109機(jī)所需的晶體管。但在建廠初期,技術(shù)工人很少、批量生產(chǎn)設(shè)備缺乏。王守覺(jué)就帶領(lǐng)研究人員手把手地教工人每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝,在109廠試產(chǎn)。

由于初期完全依靠手工操作,晶體管的生產(chǎn)進(jìn)度緩慢。王守覺(jué)在帶領(lǐng)工人試產(chǎn)的過(guò)程中,研制出用于批量生產(chǎn)晶體管的設(shè)備,解了燃眉之急。

他的動(dòng)手能力和勇于創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì),在這套設(shè)備的研制中得到充分體現(xiàn)。與王守覺(jué)在半導(dǎo)體研究室共事過(guò)的吳錫九在《回歸》一書中寫道:“在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)技術(shù)基礎(chǔ)十分薄弱的狀況下,能夠研制出設(shè)備,保證高效能晶體管的生產(chǎn),確實(shí)是非常不易和甚為及時(shí)的。在這方面,是王守覺(jué)帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì),為109機(jī)的研制作出了重大貢獻(xiàn)?!?/p>

1965年,“109乙機(jī)”通過(guò)國(guó)家鑒定,成為我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)元件的大型晶體管通用數(shù)字計(jì)算機(jī),為我國(guó)國(guó)防事業(yè)發(fā)展提供了有力的計(jì)算工具。

5?在封鎖和禁運(yùn)中,用雙手創(chuàng)造一切

1960年初,美國(guó)研制出“硅平面型晶體管”的消息傳來(lái)。

在此之前,半導(dǎo)體材料科學(xué)家、“賓夕法尼亞大學(xué)第一位女博士”林蘭英于1957年4月沖破阻撓回國(guó)并加入中國(guó)科學(xué)院,我國(guó)硅單晶拉制的研究工作大大加快。1958年國(guó)慶前夜,中國(guó)第一根硅單晶在應(yīng)用物理所拉制成功。后來(lái)在中國(guó)科學(xué)院的安排下,半導(dǎo)體研究室擴(kuò)建為半導(dǎo)體研究所,并將硅工藝的研究與硅晶體管的試制作為新的攻關(guān)方向。

在這個(gè)節(jié)骨眼上,國(guó)際形勢(shì)風(fēng)云突變,我國(guó)科技、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域同時(shí)陷入中蘇交惡與西方禁運(yùn)的雙重封鎖和沖擊之中。

彼時(shí),我國(guó)科技人員只能從公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中了解國(guó)際上在開(kāi)展哪些研究,至于相關(guān)研究達(dá)到了什么水平、具體工藝如何則不得而知。

自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè),成為我國(guó)半導(dǎo)體和電子科學(xué)事業(yè)開(kāi)拓者們唯一的道路。

美國(guó)在硅晶體管方面的進(jìn)展很快引起了王守覺(jué)的關(guān)注。此刻他已從鍺器件研制轉(zhuǎn)入硅工藝研究,但他領(lǐng)導(dǎo)的小組還是沿襲過(guò)去研究鍺工藝的方案,采用“雙擴(kuò)散臺(tái)面工藝方案”研制硅器件。然而,這種工藝的固有缺陷,導(dǎo)致小組苦戰(zhàn)一年未能取得實(shí)質(zhì)性突破。

“要立即集中研究室力量投入對(duì)硅平面工藝的探索!”有著敏銳觀察力的王守覺(jué)果斷舍棄已取得一定成果的硅臺(tái)面工藝,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)攻硅平面工藝,向高性能、小型化的硅器件發(fā)起“沖鋒”。

此時(shí),我國(guó)相關(guān)單位正因研制“兩彈一星”所需的計(jì)算機(jī),希望能尋找到更高性能的半導(dǎo)體元器件。

王守覺(jué)深感,這正是團(tuán)隊(duì)要啃下的“硬骨頭”,他毅然向這項(xiàng)重大任務(wù)發(fā)起了挑戰(zhàn)。

“當(dāng)時(shí)是簽了合同的。半導(dǎo)體所必須按照人家給定的要求,研制各類硅器件。”石寅覺(jué)得,在那種“必須成功”的情況下敢于“揭榜掛帥”,需要超出十分的膽氣和擔(dān)當(dāng),但王守覺(jué)就是這樣的人。

硅平面型晶體管的研制,成了半導(dǎo)體所的“一號(hào)任務(wù)”。當(dāng)時(shí)主抓全所業(yè)務(wù)的副所長(zhǎng)王守武也經(jīng)常深入研究一線,遇到技術(shù)難關(guān)時(shí),大家常會(huì)看到“大王小王齊上陣”“全組上下一起干”的場(chǎng)面。

1961—1962年,國(guó)家給半導(dǎo)體所二室分配了40多名留學(xué)生和國(guó)內(nèi)高校畢業(yè)生,補(bǔ)充新鮮血液。在王守覺(jué)等人的組織下,他們建立了橫向、縱向結(jié)合的研究隊(duì)伍,橫向小組主攻工藝問(wèn)題、縱向小組主攻器件設(shè)計(jì)。

后來(lái)證明,這種縱橫交叉、密切配合的組織形式十分有效。

“當(dāng)時(shí)全體同志在王守覺(jué)先生領(lǐng)導(dǎo)下日夜團(tuán)結(jié)奮戰(zhàn)的情景,至今歷歷在目,記憶猶新。”吳德馨是清華大學(xué)第一批半導(dǎo)體專業(yè)高材生,畢業(yè)后被分配至半導(dǎo)體所,跟隨王守覺(jué)從事高速開(kāi)關(guān)晶體管研制。

盡管已經(jīng)過(guò)去半個(gè)多世紀(jì),但每每回憶起那段時(shí)光,她總是感慨萬(wàn)千。

她說(shuō):“當(dāng)年,我們一無(wú)資料,二無(wú)圖紙,實(shí)驗(yàn)設(shè)備也是一窮二白,國(guó)家物質(zhì)供應(yīng)極度匱乏,但人們的精神卻非常充實(shí)?!?/p>

在她的記憶中,面對(duì)重重難關(guān),王守覺(jué)都能以他的勇氣和智慧創(chuàng)造性地攻克,帶領(lǐng)大家披荊斬棘、一步步走向成功。比如,在攻克“光刻”這一難關(guān)時(shí),當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)根本沒(méi)有光刻機(jī),王守覺(jué)因陋就簡(jiǎn),巧妙地用兩臺(tái)顯微鏡再加上一個(gè)紫外曝光燈,搭建了一臺(tái)“土光刻機(jī)”。

就這樣闖過(guò)一個(gè)又一個(gè)難關(guān),1963年底,研究團(tuán)隊(duì)研制出第一批超小型硅平面高速開(kāi)關(guān)管和高頻晶體管的樣管,體積只有火柴頭那么大。1964年進(jìn)一步改進(jìn)后,其更是小如芝麻,俗稱“芝麻管”。

半導(dǎo)體研究室早期研制的硅平面晶體管(芝麻管,左一),右一為普通電子管。

中國(guó)人自己的硅平面工藝晶體管,研制成功了。

硅平面晶體管的成功振奮了國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界。國(guó)產(chǎn)光刻膠、器件封裝材料、擴(kuò)散爐、光刻機(jī)、壓焊機(jī)、真空鍍膜設(shè)備、晶體管測(cè)量?jī)x等材料設(shè)備如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái),為硅產(chǎn)業(yè)服務(wù)的材料和設(shè)備制造業(yè)隨之興起。

1964年4月,半導(dǎo)體所提交的5種硅平面器件通過(guò)鑒定順利驗(yàn)收。1967年7月,已調(diào)整為半導(dǎo)體所下屬機(jī)構(gòu)的109廠完成了“兩彈一星”任務(wù)功勛計(jì)算機(jī)“109丙機(jī)”(由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所設(shè)計(jì))所需所有硅晶體管的生產(chǎn)任務(wù)。

時(shí)任中國(guó)科學(xué)院黨組書記張勁夫后來(lái)在《請(qǐng)歷史記住他們》的文章中寫道:“第二代計(jì)算機(jī)出來(lái)了,晶體管的,科學(xué)院半導(dǎo)體所搞的。從美國(guó)回來(lái)搞半導(dǎo)體材料的林蘭英和科學(xué)家王守武、工程師王守覺(jué)兩兄弟,是他們做的工作。第二代計(jì)算機(jī),每秒數(shù)十萬(wàn)次,為氫彈的研制作了貢獻(xiàn)?!?/p>

黃昆、王守武、林蘭英、成眾志等人后來(lái)撰寫文章認(rèn)為,硅平面晶體管的研制成功是“我國(guó)電子工業(yè)真正大發(fā)展和半導(dǎo)體事業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)機(jī)”“為我國(guó)半導(dǎo)體器件從小型化進(jìn)入集成化鋪平了道路”。

6?補(bǔ)上集成電路“臨門一腳”

硅平面晶體管技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破后,集成電路只差“臨門一腳”。

據(jù)參與109機(jī)研制的吳錫九回憶,在研制109機(jī)的過(guò)程中,調(diào)試計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器時(shí),總會(huì)遇到可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。

原來(lái),在組裝計(jì)算機(jī)時(shí),需要把大量晶體管、電阻、電容等元器件裝在插件板上,之后再將一個(gè)個(gè)插件板組成運(yùn)算器和存儲(chǔ)器。而經(jīng)常出現(xiàn)的情況是,單個(gè)組件檢測(cè)沒(méi)什么問(wèn)題,但組裝成機(jī)后卻不一定能調(diào)試成功,即便調(diào)試成功也不穩(wěn)定。

大家想,如果能用先進(jìn)的工藝把浩繁的部件集成為一個(gè)整體,就能既減少接點(diǎn),又縮小體積,計(jì)算機(jī)也能在獲得更高的可靠性和穩(wěn)定性的同時(shí)提高性能。

這正是“集成電路”的思路。只是,更早起步的美國(guó)捷足先登了。

1958年9月,美國(guó)德州儀器公司研究人員杰克·基爾比將5個(gè)元器件組成的振蕩電路焊接在一塊微晶體基板上,制成世界上第一塊集成電路。數(shù)月后,美國(guó)仙童半導(dǎo)體公司制成集硅晶體管、硅電阻、硅電容于一體的單片硅集成電路。

集成電路的發(fā)明是革命性的。很快,國(guó)內(nèi)也掀起了研究的熱潮。

當(dāng)硅集成電路樣品傳到王守覺(jué)手中,他便在已掌握的硅平面工藝基礎(chǔ)上,進(jìn)行半導(dǎo)體集成電路的研制。

1964年11月9日,一封不對(duì)外公開(kāi)的“研究工作簡(jiǎn)報(bào)”被送至中國(guó)科學(xué)院。這份材料顯示,半導(dǎo)體所在研制出超小型硅平面晶體管的基礎(chǔ)上,于1964年11月制成一塊具有6只晶體管、7個(gè)電阻、6個(gè)電容共19個(gè)元件的固體電路樣品,大小“比最小的西瓜子還小”,集成規(guī)模超過(guò)國(guó)際上第一塊集成電路,與當(dāng)時(shí)的主流商用集成電路相當(dāng),并驗(yàn)證了技術(shù)可靠性。

不久后,上海冶金所(中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的前身)和電子部第13研究所等單位也相繼在硅集成電路研制上取得突破。

只是,上述內(nèi)部材料直到2005年1月13日才予以公開(kāi)。這也意味著,王守覺(jué)等人的我國(guó)第一塊集成電路的發(fā)明人身份,時(shí)隔40余年才公之于眾。

據(jù)半導(dǎo)體所一些科學(xué)家回憶,隔年,也就是1965年,王守武、王守覺(jué)等人的集成電路研究成果受到國(guó)家科委高度重視,后者撥款100萬(wàn)元人民幣在半導(dǎo)體所修建實(shí)驗(yàn)樓(即后來(lái)的“固體樓”),并增配200人開(kāi)展后續(xù)的技術(shù)研發(fā)。

集成電路的出現(xiàn)是劃時(shí)代的,其技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)深入生產(chǎn)生活的方方面面。而我國(guó)硅平面晶體管和集成電路的研制成功,使得國(guó)產(chǎn)電子計(jì)算機(jī)采用集成電路的時(shí)間僅比國(guó)外晚了兩年。

王守武(左)和王守覺(jué), 攝于1991年。半導(dǎo)體所供圖

“落后就要挨打”的教訓(xùn),讓王守武、王守覺(jué)這一代有志科學(xué)家勇于穿越戰(zhàn)火、隱姓埋名,擔(dān)負(fù)起強(qiáng)國(guó)的責(zé)任和使命。

王守覺(jué)常說(shuō),中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,只有自力更生才能發(fā)展自己、強(qiáng)大祖國(guó)?!拔覀兟斆髦腔鄣闹腥A民族,為什么科學(xué)上總是在學(xué)外國(guó)的東西?我的夢(mèng)想就是什么時(shí)候能翻身,什么時(shí)候能讓外國(guó)中小學(xué)生念中國(guó)人寫的書。我覺(jué)得到那個(gè)時(shí)候,中國(guó)的科學(xué)就可以和發(fā)達(dá)國(guó)家平起平坐了?!?/p>

(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-03-14?第4版?專題)

(責(zé)任編輯:侯茜)

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