時間又過了一個多月。
十二月的京城，天已經冷透了。
6305廠裝置中心的大車間裡，暖氣管道沿著牆根蜿蜒，發出嘶嘶的聲響，鐵皮散熱片烤得人臉發燙，但離散熱片遠一點的地方，寒氣就從水泥地麵往上滲，鑽進腳底板，順著小腿一路爬到膝蓋。
呂辰站在一台墨綠色的機器前麵，手裡拿著一支手電筒，彎腰照著鍵合頭底部的陶瓷劈刀。
手電筒的光束在劈刀尖端聚成一個亮斑，他眯著眼睛看了幾秒，然後用鑷子輕輕撥了撥劈刀邊緣，那裡有一道細如髮絲的裂紋，在強光下隱約可見，不仔細看根本發現不了。
“又裂了。”他把手電筒關掉，直起腰，把鑷子放回工具盤裡。
諸葛彪蹲在機器側麵，麵前攤著一個工具箱，扳手、螺絲刀、萬用表散了一地。
他正擰著送線機構上一個螺絲，聽見呂辰的話，停下手裡的活，側過頭來看了一眼。
“第幾個了？”
“這一把，三百多個焊點。”呂辰把劈刀從鍵合頭上拆下來，放在放大鏡下，裂紋在鏡頭裡放大了好幾倍，像乾裂的河床，“比上一把好一點，上一把兩百多個就裂了。”
錢蘭坐在不遠處的操作檯前，麵前是一台KJ-0A的顯示器，螢幕上顯示著一行一行的焊接資料。
她手指在鍵盤上敲了幾個鍵，調出一張曲線圖，盯著看了幾秒，然後轉過身來。
“劈刀磨損的規律我摸了一下。前兩百個焊點，焊點質量很穩，直徑偏差在±3微米以內。200到300個之間，開始出現波動，偏差擴大到±8微米。30個以後，劈刀尖端出現微裂紋，焊點質量急劇下降，有的焊不上，有的焊偏了。”
她把筆記本翻開，上麵密密麻麻記著資料，每一組資料後麵都標註了測試條件和劈刀編號。
“陶瓷材料的硬度夠了，但韌性不夠。超聲振動的疲勞應力集中在劈刀尖端，幾百次迴圈之後，微裂紋就從表麵開始擴充套件。這不是工藝問題，是材料本身的侷限。”
呂辰把那把裂了的劈刀放進一個標著“失效件”的小盒子裡，盒子裡已經躺了七八把同樣的劈刀，每一把都用標簽紙貼著編號和失效時的焊點數量。
“湯教授那邊怎麼說？”
錢蘭合上筆記本：“他說氮化矽的配方可以再調，增加氧化釔的摻雜比例，提高斷裂韌性。但燒結工藝也要跟著改，溫度要再高一點，保溫時間要延長。快的話，下個月能出一批新樣品。”
“下個月……”
呂辰唸叨了一遍這個時間，冇有往下說。
裝置中心的大廠房裡，最引人注目的就是這台墨綠色的機器。
大約雙開門冰箱大小，主體是鋼板焊接的機櫃，墨綠色噴漆，棱角包著鐵皮，正麵嵌著一塊玻璃窗，可以看見內部的工作區域。
機櫃側麵開著一排散熱孔，孔位整齊，邊緣光滑，一看就是紅星軋鋼廠鈑金車間老師傅的手藝。
機器的核心是運動平台。
哈工大包康建團隊提供的兩級運動係統，粗定位平台用高頻脈衝電機驅動精密絲杠，配合光柵尺閉環控製，X-Y-Z三軸行程100×80×20毫米，定位精度±2微米，速度可達每秒300毫米。
精定位微動台用壓電陶瓷疊堆驅動，行程±1毫米，解析度達到奈米級，用於最終的對準補償。
光學對準係統是長光所王高工團隊的傑作，一台改裝過的金相顯微鏡，配著一個CCD攝像頭和專用的環形光源。
顯微鏡的物鏡下方，一個精密的調焦機構可以自動尋找最佳焦平麵，環形光源從四周均勻照亮晶片表麵，消除陰影，讓焊盤的邊緣清晰銳利。
鍵合頭是懸臂式結構，末端裝著一把陶瓷劈刀，劈刀上方連著超聲換能器、加熱器和壓力感測器。
工作時，劈刀在超聲振動、壓力和溫度的共同作用下，將金絲焊接到晶片的鋁焊盤上。
線軸和送線機構安裝在機櫃的右側，昆明貴研所周工團隊提供的金絲從線軸引出，經過一組精密的導輪和張力感測器，最後穿進劈刀中心的細孔。
金絲的線徑25微米，比頭髮絲還細，在燈光下閃著金色的光澤，像一根極細的蛛絲。
控製櫃獨立於機器主體，是一個小一號的墨綠色鐵櫃，裡麵插著呂辰等人設計的五塊專用晶片。
影象預處理晶片、特征提取晶片、位置偏差計算晶片、運動控製晶片、超聲焊接控製晶片。
五塊晶片通過背板匯流排連線，與上位機，一台KJ-0A“午馬”型科研計算機通過介麵板通訊。
上位機旁邊還連著一台程式設計機，用於載入工藝引數。
工程師在程式設計機上寫好焊接程式，焊點座標、超聲功率、焊接時間、壓力設定值，編譯成機器碼，打在二維卡上，插進讀卡機，午馬機就把引數載入到五塊專用晶片的暫存器裡。
整個係統，從攝像頭到運動平台到鍵合頭，從專用晶片到午馬機到程式設計機，全是中國自己造的。
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胡教授手裡拿著一塊測試用的晶片走了過來。
晶片封裝在陶瓷基板上，表麵鍍金的焊盤排列整齊，像一排微縮的金色跑道。
“小呂，再試一次！”他把晶片放在載物台上，用真空吸筆固定好。
呂辰點了點頭，走到操作檯前，按下“複位”按鈕。
運動平台發出低沉的嗡嗡聲，回到原點位置。
光柵尺的讀數在午馬機的顯示器上跳動，最後停在(0,0,0)。
胡教授在程式設計機上插了一張二維卡，讀卡機“哢嗒”一聲吞了進去。
午馬機的螢幕上，一行一行的引數跳出來，焊點數24，超聲功率100毫瓦，焊接時間20毫秒，壓力40克。
他按下“啟動”鍵。
運動平台開始移動，載著晶片滑到顯微鏡下方。
光柵尺實時反饋位置，粗定位平台在幾十毫秒內將晶片送到視野中央，精度±5微米。
攝像頭開始工作。
環形光源亮起來，白光從四周打在晶片表麵，焊盤的影象在午馬機的顯示器上實時顯示，金色的方形焊盤，邊緣清晰，排成兩列，每列12個。
影象預處理晶片開始處理資料。
中值濾波去除噪聲，對比度增強讓焊盤和背景的界限更分明，自適應二值化把灰度影象變成黑白二值影象，焊盤是白的，背景是黑的。
特征提取晶片接踵而至。
它掃描每一行畫素，用遊程編碼找出連續的白畫素段，再用連通域標記演演算法把屬於同一個焊盤的遊程歸併起來，最後計算每個焊盤的質心座標。
位置偏差計算晶片做減法，實測質心座標減去理想座標，得到ΔX和ΔY。
微動台動了起來，壓電陶瓷在驅動電壓的作用下伸長，以奈米級的步長移動，補償偏差。
整個過程行雲流水，總對準時間不到50毫秒。
鍵合頭下降。
陶瓷劈刀壓住金絲，超聲換能器開始振動，每秒幾萬次的振動通過劈刀傳遞到金絲和焊盤的接觸麵上，摩擦生熱，原子在壓力和振動的共同作用下互相擴散，形成牢固的冶金結合。
20毫秒後，鍵合頭抬起，金絲被拉斷，在焊盤上留下一個圓形的焊點。
運動平台移動到下一個焊點。
重複，再重複。
呂辰盯著午馬機的顯示器，螢幕上，每一個焊點的影象實時顯示，旁邊跳出一個綠色的“OK”或者紅色的“NG”。
焊點質量檢測模組，基於微波反射原理，通過分析焊點對微波的反射特性判斷焊接是否可靠，在每一個焊點完成後立即給出判定。
第1個焊點:OK。
第2個焊點:OK。
第3個焊點:OK。
……
一直到第24個焊點，全部是綠色。
胡教授把那顆晶片從載物台上取下來，放在顯微鏡下看了看。
焊點圓潤、光亮，直徑均勻，邊緣整齊，冇有拉尖，冇有偏移。
他抬起頭，嘴角帶著一絲壓不住的笑意。
“這顆，焊得漂亮。”
但所有人都知道，這隻是手動模式下的單顆驗證。
全自動連續執行，還差得遠。
全自動上料機構還冇整合，晶片和引線框架全靠人工放置在載物台上。
送線機構偶爾卡絲，金絲從線軸上拉出來的時候，張力波動大，有時候鬆了，有時候緊了，線弧控製不穩定，焊點的形狀忽大忽小。
陶瓷劈刀的磨損問題更讓人頭疼，連續焊幾百個點之後，尖端出現微裂紋，焊點質量開始往下掉。
速度也是瓶頸。
單點焊接週期，從移動到對準到焊接大約0.5到1秒。
離目標“每秒焊10個點”，還有十倍的距離。
運動平台的加減速不夠快，粗定位和精定位之間的銜接有延遲，影象處理雖然硬體化了，但資料的傳輸和同步還有優化空間。
陳光遠走進來的時候，呂辰正蹲在控製櫃後麵，手裡拿著示波器探頭，勾著背板匯流排上的訊號線。
“怎麼樣？”陳光遠彎下腰，看了一眼示波器螢幕上的波形。
“時序基本收住了。”呂辰用探頭指著一個脈衝，“這是特征提取晶片的‘完成’訊號，這是運動控製晶片的‘啟動’訊號。現在的延遲是15微秒，設計值是10微秒。差一點，但能用。”
“差在哪裡？”
呂辰直起腰，把示波器探頭放回支架上。
“資料緩衝佇列管理晶片的讀寫衝突。兩個晶片同時訪問同一塊記憶體區域的時候，仲裁邏輯要等一個週期。改版圖可以解決，但那是下一版的事了。”
陳光遠點點頭，站直身子，看了一眼那台墨綠色的機器。
機器正在待機狀態，鍵合頭停在原點位置，運動平台靜止不動，控製櫃上的指示燈一排一排地亮著，綠色的，安靜的，像一隻蹲著的野獸。
“都過來吧。”陳光遠拍了拍手，聲音在空曠的廠房裡迴盪。
裝置中心的技術員、哈工大的包康建團隊、長光所的王高工團隊、貴研所的周工、湯渺教授手下的研究生，加上呂辰、錢蘭、諸葛彪，二十來個人圍攏過來，站在機器前麵。
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陳光遠站在機器側麵，伸手拍了拍機櫃的鐵皮外殼。
“這台鍵合機，從立項到現在，快三個了。它已經能在手動模式下，焊出了一顆完整的晶片。這台機器，從晶片到運動平台、光學係統、送線機構、劈刀，從頭到尾，冇有進口，全是咱們自己做的。”
他頓了頓，目光從每一張臉上掃過。
“這已經很成功了，但離‘每秒焊10個點’的目標，還差得遠。”
他從兜裡掏出筆記本，翻開一頁：“我先說問題。速度、送線、劈刀，三個老大難。”
他在筆記本上寫了一行字，抬起頭。
“速度的問題，根子在運動平台的動態響應。粗定位平台的加減速曲線要優化，PID引數要重新整定。現在的梯形加減速，加速度隻有0.5個G，太平緩了。如果改成S曲線，加速度提到2個G，單點週期能縮短到0.3秒以內。”
包康建在旁邊點了點頭，在本子上記了一筆。
“精定位和粗定位的銜接也有優化空間。”陳光遠繼續說，“現在是序列，粗定位走完，停下來，精定位再動。如果改成並行，粗定位還在減速的時候，精定位就開始預補償，能再省幾十毫秒。”
他翻過一頁筆記本。
“送線機構的問題，根子在張力控製。現在的被動式張力器，靠彈簧和阻尼輪維持張力，啟動和停止的時候波動大。改成主動式，用脈衝電機控製送線速度，張力感測器閉環反饋，能解決。”
周工在旁邊插了一句：“主動式送線，我們的原理樣機精度夠，但體積大，裝不到這台機器上。”
陳光遠點點頭：“那就重新設計，小型化、整合化。送線機構和鍵合頭整合在一起，縮短金絲的路徑，減少摩擦和阻力。”
周工想了想，點了點頭。
“劈刀的問題，湯教授那邊在調配方。但我還有一個想法。”陳光遠合上筆記本，“現在的劈刀是直筒形的，尖端應力集中。能不能改形狀？比如，在尖端做一個小的倒角，或者把錐度改小，讓應力分佈更均勻。”
湯渺教授手下的一名研究生舉手：“這個我們可以用有限元分析模擬一下。不同形狀的劈刀，在超聲振動下的應力分佈，算一算就知道哪種最優。”
“好。”陳光遠說，“算完了給我結果，我跟湯教授商量改模具。”
他頓了頓：“問題就是這麼些，咱們說說，下一步怎麼乾？”
包康健教授先開口：“運動控製還有優化空間，我們再優化一番PID引數整定和加減速曲線，爭取將粗定位平台的單點移動時間從300毫秒降到150毫秒以內。”
陳光遠點頭：“行！”
周工介麵道：“主動式送線的小型化設計我來改，不過需要一些零件、材料。”
胡教授道：“周工，需要什麼你直接列單子，我來配合你。
秦世襄教授道：“劈刀的優化，湯教授在調配方，我就做做有限元分析吧，再優化一下劈刀形狀。”
陳光遠在本子上記下來：“這三路走通了，速度、送線、劈刀的問題就解決了大半。”
他又對呂辰、錢蘭、諸葛彪道：“小呂、小錢、諸葛，五塊專用晶片的工程化，你們來負責，現在的版圖是基於中試線的工藝設計的，要移植到6305廠的生產線上，設計規則，引數還要再優化。”
呂辰三人點頭。
陳光遠又看向上海機床廠的錢工：“錢工，鍵合機的工程化，要你負責了，我已經和劉教授請示來，紅星所機床實驗室全力配合你。”
錢工道：“陳廠長放心，我們的產線隨時待命，各項結構件工藝正在測繪，一旦定型，最多一個月，就可以量產。”
陳光遠分配完，看著圍成一圈的20來個人：“既然這樣，咱們就分頭行動，誰也不許掉鏈子。”
冇有人說話，陳光遠轉過身，又看了一眼那台墨綠色的機器。
機器安靜地蹲在那裡，控製櫃上的指示燈一閃一閃的，像是在呼吸。
“這台機器，還遠不完美。”他的聲音低下來，像是在自言自語，“但路了走通了。”
“專用化、模組化……”
他唸叨著，推門出去了。
廠房裡安靜下來，呂辰走到操作檯前，看著午馬機的顯示器，那一排綠色的“OK”還在那裡，安安靜靜的。
錢蘭走了過來，她指著螢幕上的一行資料：“你看這個，第12個焊點，焊接時間19.8毫秒，其他都是20.0、20.1。差了0.2毫秒，但焊點質量還是OK。”
秦世襄教授讚許道：“小錢觀察得細緻，說明工藝視窗比我們想的寬。超聲功率、時間、壓力，這三個引數，在一定範圍內波動，焊點質量都能接受。這是好事，以後批量生產的時候，容錯率高。”
包康建教授道：“依我看，不如把工藝視窗的邊界值摸出來。做一組正交試驗，超聲功率從80毫瓦到120毫瓦，時間從15毫秒到25毫秒，壓力從30克到50克。每個組合焊100個點，統計合格率。找出最優引數組合，同時標出安全區。”
胡教授點了點頭：“大家都有事情忙，這個事，我帶兩個人來做吧。”
窗外的天色已經暗下來了，廠房裡的燈亮著，日光燈的光照在墨綠色的機櫃上，反射出一片冷白色的光。
廠房裡的嗡嗡聲又起來了，示波器的風扇、運動平台的電機、鍵合頭的超聲換能器，各種聲音混在一起，嘈雜而有序。