紅星聯合工業總公司深處,新劃撥的 「微電子技術研究所」 實驗室內,氣氛凝重得彷彿能擰出水來。空氣中瀰漫著焊錫鬆香、酸洗液和高溫烘烤特種材料的混合氣味。王煥勃挽著袖子,和以陳思遠為首的幾個年輕技術員圍在一個簡陋的通風櫥前,所有人都緊盯著櫥內一個連線著密密麻麻導線、正在真空環境下進行高溫擴散操作的管式爐。爐內,是幾十片薄如蟬翼、經過無數次清洗、氧化、光刻(目前還是最原始的接觸式曝光)的鍺單晶片。
這是電晶體研製攻關小組第七次嘗試進行p-n結的合金法製備。前六次,不是材料純度不夠導致漏電流巨大,就是溫度控製失準燒燬了晶片,或是封裝技術不過關引入雜質導致效能急劇劣化。失敗品堆滿了角落的廢料盒,像一座小山,無聲地訴說著過程的艱難。
陳思遠眼鏡片後佈滿血絲的眼睛死死盯著溫度控製器和真空計,聲音沙啞地報數:「爐溫385度,穩定……真空度3x10^-2托,勉強達標……鍺球開始熔融……」 他的手心全是汗。這一步是整個工藝中最關鍵的環節之一,需要將摻有特定雜質的金屬小球(如銦)在精確控製的溫度下與鍺片表麵熔合,形成整流結。溫度高一度,結深過大,效能變差;低一度,結合不牢,直接報廢。
王煥勃麵色平靜,但內心同樣緊繃。他帶來的資料指明瞭方向,但具體的工藝引數、材料配比、操作手法,都需要在極其簡陋的條件下一點點摸索。這個時代的中國,連高純度的去離子水都需要自行製備,光刻膠更是聞所未聞,隻能用土法上馬的瀝青-鬆香混合物替代。每一片鍺晶片都極其珍貴,是從有限的進口份額中省下來,或者國內剛剛能拉製出的、缺陷還很多的初級產品。
「保持!銦球完全鋪展……開始降溫!」王煥勃沉聲下令,他的聲音帶著一種穩定人心的力量。他強大的奧特念力雖然無法直接乾預微觀過程,但賦予了他對溫度、氣流等環境因素遠超常人的敏銳感知,幾次在關鍵時刻糾正了微小的偏差。
時間一分一秒地過去,實驗室裡隻有管式爐風扇的嗡鳴和眾人粗重的呼吸聲。一個小時後,降溫程式結束。王煥勃親自戴上白線手套,小心翼翼地用特製的石英舟將那片承載著所有人希望的晶片取了出來。
在放大鏡下,可以看到晶片表麵形成了一個相對規整的、邊緣清晰的合金結。但這隻是第一步。接下來是更精細的引線鍵合——用比頭髮絲還細的金線,在顯微鏡下,將電極連線到結的兩側。這個工作由組裡手最穩、眼最尖的女技術員小劉操作。她屏住呼吸,手持熱壓焊筆,如同進行最精細的外科手術,在兩百倍的顯微鏡下,將金絲的一端壓在晶片電極上,另一端壓在陶瓷管座的引腳上,瞬間的高溫高壓使其熔接。
成功鍵合後,進行初步封裝,然後連線到測試台上。所有人都圍了過來,心臟怦怦直跳。
王煥勃深吸一口氣,緩緩旋動訊號發生器的旋鈕,同時緊盯著示波器的螢幕。當電壓達到某個臨界值時,螢幕上的電流波形,發生了期待中的非線性跳變!
「有反應了!」有人低呼。
王煥勃繼續微調電壓,測量關鍵引數:放大倍數β值、截止頻率fT、反向飽和電流……
資料一個個讀出來,雖然相比資料上的標準值還有差距,放大倍數隻有15倍(目標是最低20倍),噪聲也偏大,但——它確確實實是一個能夠正常工作的鍺合金電晶體!
「成功了!我們成功了!」陳思遠猛地摘下眼鏡,用力揉著眼睛,聲音哽咽。幾個年輕技術員更是激動地跳了起來,互相捶打著肩膀,有人甚至偷偷抹了下眼角。為了這個小東西,他們熬了多少個通宵,失敗了多少次,隻有他們自己知道。
王煥勃臉上也露出了欣慰的笑容。這小小的電晶體,其意義不亞於一台萬噸水壓機!它是資訊時代的種子,是電子計算機從龐然大物走向小型化、可靠化的基石!有了它,第二代電晶體計算機的研製纔有了可能,飛彈、雷達、通訊裝置的效能才能實現飛躍!
「同誌們,辛苦了!這是我們邁出的第一步,也是最關鍵的一步!」王煥勃朗聲道,「但不要滿足!我們的目標,是造出放大倍數超過50、頻率響應更好的高頻管!是儘快實現小規模整合!路還很長,大家再接再厲!今晚食堂加餐,我請客!」
實驗室裡爆發出熱烈的歡呼聲。這小小的成功,極大地鼓舞了士氣。王煥勃知道,這隻是開始,接下來要攻克矽材料提純、平麵工藝、光刻技術等一係列更艱難的關卡。但希望的曙光已經出現,這支年輕的隊伍,正朝著微電子的黎明全力奔跑。