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第63章 未来的芯片不会只有1微米吧（第1页）

蒋筑英1960年考上了王大珩的研究生，1962年。。。毕业了。用王大的话来说就是，“他还没开始读我的研究生，做出来的成果就足够博士毕业水准了，两年对他来说都算慢了”。一一激光器最后的大攻关是1960年上半年，那时候作为援军加入战场的蒋筑英还是北大毕业季的本科生而已。蒋筑英是杭州人，父亲是国党政府小职员，现在当然不能继续当公务员了，在家摆摊做小买卖。1960年毕业时，父母曾写信让他找个分配到杭州的工作，但蒋筑英想继续深造。快毕业时在激光攻关

小组遇到了王大，了解到国内激光现在走在世界前沿，并且王大的光科所是国内最顶尖的激光器研究单位之后，决定读王大的硕士研究生。

从杭州到北京再到长春光科所，越读书越跑得远。在冰天雪地的长春呆了2年，现在回到了上海继续读书一一虽然没回到家，但总算是没让他父母继续担心了。在长春读书的那两年，春节回家时母亲都要给蒋筑英全身勘察一遍，生怕他手指头脚趾头耳朵什么的冻掉了。

从乡下到大城市一一不不不，长春也是大城市。蒋筑英在上海读书，可他不是学生，大概属于“财务自由男”，家里二老也暂时不用操心，现在的蒋筑英是把自己所有的注意力放在电子系的专业知识里。

虽然光学和电子都是大物理系，但为了掌握半导体的底层科学原理，蒋筑英第一个学期就选了量子电动力学等一堆课程，考试一次过。算一算，他这一学期就拿下了毕业所需的13的学分。除了钻书备考，蒋筑英也进入了复旦上电的半导体实验室协助工作。王大在推荐信里写得清清楚楚，蒋筑英在长春光科参加过国防工程科研，动手能力和理论知识双强，这属于不用养成，招进来

就可以直接帮导师干活的优质研究生。

哦对了，蒋筑英的导师就是谢希德谢大姐"。“从58年到现在，半导体生产线完成了4次技术迭代，好快啊。不过，第四代的这个光学组件我在长春见过，是我隔壁实验室另一个小组参与研制的。”蒋筑英在半导体实验室的第四代芯片生产线（样机）看到了自已在长春见到过的光学组件。谢希德：“确切地说，技术迭代是三次，或者两次半。我们国产的第一套设备不算二代，那只是把黄昆从国外淘回来的设备做了国产化，所有设备的性能指标都没有超出国外同类产品。1959年底的第

二代才算是中国对芯片生产线做了一次技术选代。然后黄昆说，1959年底的那套设备严格来说，算是半次技术选代就差不多了。所以按他的标准，是选代了两次半。

将筑英在按照说明书维护和调试第四代芯片生产线的核心设备一一光刻机。它看起来像是一张双人床，宽1。8米长2。5米，高大约2米，3英寸硅晶圆，做好了一切处理，在前一道生产线涂上了光刻胶

送到光刻机这里，光刻机外的帘子就降下去。咔嗒一声，掩膜覆盖到了晶圆上边，再咔嗒一声，里面的大功率汞灯就会启动。

然后就是呼呼呼的声音一一冷却系统在工作。汞灯的功率超大，所以需要强劲的冷却系统，而且在启动之前光刻机要拉上帘子，要不然能把全车间的人都晃到短暂失明。将筑英翻开手册的下一页：“这是。。。光刻胶对汞灯的吸收峰？”谢希德：“对，深紫光波段。除了390435纳米波段的紫光，汞灯发出的其他波段的光都是浪费。蒋筑英，你。。。。你们长春光科对激光的研究很深，什么时候把激光器的功率做到和这个汞灯一个量级

就可以用激光灯来替代汞灯了，能耗我估摸着能减半。

将筑英想，我不但在以激光研究见长的长春光科，而且我在是初代激光器的研制小组呢。不过现在这事儿还不能公开。这一天时间，蒋筑英和两个同届同学对光刻机做了一次调试维护，把之前冷却系统的一个小毛病修复了。谢希德说的用激光来代替汞灯的想法蒋筑英也记在脑子里了，但是看看光刻机的"双人床"中部偏上的那盏3万瓦汞灯，这一一30千瓦的激光器可能比这床还大。就算按谢希德说的，用激光可能15千瓦

就够，那也得把长春光科所做激光器的小组折磨个半死。

调试结束之后试运行。这条生产线是第四次技术送代的产物，据说已经全面领先于美国同类产品，至少领先了2年。第四代生产线的芯片，半导体器件线宽已经不再使用毫来记录了，现在是0。035毫米也就是35微米一一用微米来记录更方便一点，正式步入微米时代。

在一小片硅上面"雕刻"只有35微米的图案，这是何等的技术奇迹啊。当蒋筑英知道初代（即国外采购那一代）设备生产的芯片内导线宽度"高达"200微米，半导体元件尺度100微米的时候，更是震惊于这5年时间四次技术迭代的神奇。或许，在自已手上，半导体技术还要继续发展，200微米、100微米、50微米、35微米、25微米、10微米、。。。不会将来芯片上的半导体原件、电路会细小到只有1微米吧？那太可怕了。蒋筑英现在都想不出来怎么做出1微米的元件。对光刻机的第一次调试过去两天，蒋筑英这天下午上完课，半导体实验室又有事要干了。“利民，还是维护和调试光刻机？”“对，但这次不是修复故障，只是一般性的调试。所以，我和你两人就够了。“蒋筑英和小他1岁但大他一届的同学范利民穿上工作服，推门进了芯片生产线所在的车间。光刻机上午到中午开了4个小时，现在又停机了。不过在停机之前它已经过了200片硅晶圆，如果良品率正常的话，这200片硅晶圆切割出来的芯片能让导弹工厂未来5年都有足够的芯片可用。在光刻机前，范利民先动手，按照手册的操作要求打开机盖进入维护状态，然后一一左手一推卡扣，把一个75毫米直径的小圆片从光刻机上取了下来，并扔到“零件回收”的娄子里。

蒋筑英：“这是晶圆掩膜，它坏了？”“它到寿命了。”看看手册，嗯，掩膜的极限使用寿命是250次。前100次为高良品率周期，后150次是良品率一般的周期。+“谢主任，真没想到，一片掩膜，巴掌天薄薄的一小片，价格这么贵！”几天之后，蒋筑英找到了导师谢希德主任。手册上没写掩膜的价格，他是查其他的资料才查到的，并且被价格吓了一跳。这一片掩膜成本高达7500元，只能使用250次，每次30元，对3英寸的硅晶圆

做一次光刻加工，仅仅掩膜的消耗成本就有30元。

谢希德：“要往芯片上刻什么图案，掩膜上就得有什么图案。芯片上的电路是50微米，掩膜上的图案那也得是50微米，现在是35微米，比50微米的更难做，所以50微米的时候一片掩膜是5000元，现在得七千五才能做出来。

不但制造成本增加了，极限使用寿命也从300次降到250次，这还是35微掩膜采用了更坚固耐磨的材料的前提下。蒋筑英：“谢主任，你上次说的，用激光器来代替汞灯的想法，我回去琢磨了一个多星期，现在知道激光真正的使用方式了。激光不只是发出的光频率完全单一，而且，激光的方向性极强，不发散，

如果是在真空中，激光光束传输几十万公里它的直径仍然几乎不会变大，对吧。

谢希德：“所以呢？”蒋筑英：“现在我们是这样使用掩膜的，就好像在墙上刷标语，拿字版贴住墙，用个大刷子刷、刷、刷，字版镂空的部分就在墙上现出了字。但是，字版因为和墙直接接触、摩擦，所以用个几百次，

这个字版就被磨坏了。

蒋筑英说到这里，拿笔在纸上画了起来：“现在我把字版，不掩膜，悬空起来。然后把汞灯的光线换成激光，照射，穿过掩膜，带上了掩膜的图案信息，烘烤覆盖有光刻胶的硅晶圆，激光的方向性是极其完美的，因此，它也就能把掩膜的图

案信息刻到硅晶圆表面。

“而掩膜，因为是悬空的，它的使用次数，几乎是无限多次！”谢希德听到这里也懂了，她也拿了一支笔，先画了一束光，然后在光路前方画了个凹透镜，把光束扩散开来，再画个凸透镜，把发散的光束再往中间聚集：“激光器发出的是一小束光，那我们就用镜片组，把这一束光放大到75毫米直径。。不过这个镜片组可得十分精密，凹透镜的焦距和凸透镜的焦距要完全一致没有误差，这样才能把一束完全平行的

指头直径的激光，放大成也是完全平行的但75毫米直径的激光。

蒋筑英再过来，动笔把凹透镜和凸透镜换成了一组由棱镜和反射镜组成的巨复杂的系统：“用这个，棱镜比透镜更稳妥。。不过在光路的某些段，要用到少量的透镜。镜谢希德：“蒋筑英，这好像又回到你在长春学的专业范围里了。光学组件，你熟悉的领域啊。”蒋筑英：“谢主任，如果我们开始做这个东西，那，就可以让长春替我们打工了。”

（沉痛悼念PUPU（肖云）离世。世事无常。。各位如果要减肥千万别吃减肥代餐）