正文 第五十三章 設備改造跨越式成功！ 文 / 急凍人
【這章的技術性環節太多了，為了準確描寫，資料查得人都快發瘋了！修修改改，竟然搞到四點半才修改完成，一個8000字以上超長章節，人累得要死】
郭逸銘這段時間都在忙著混合併行處理器工廠的建設，和設備的改造生產事宜。
只當廠房建成，他找來集成電路室主任萬洪，得知處理器已經通過實驗室測試以後，才在百忙之中抽空讓霍克去跟奧爾森談判，結成利益聯盟，隨後給奧爾森出了開放技術標準、狙擊ibm，並讓蘋果公司恨之入骨的點子，隨後就繼續忙他自己的去了。
至於奧爾森現在有多麼的春風得意，如何與來自全美、全世界的計算機廠商們一起攜手共舞，如何揮斥方遒，指點未來個人計算機發展的江山，並為了制定一套彙集所有設備廠商、讓大家都能夠滿意的接口規範吵得面紅耳赤，他是一點精力也無暇旁顧。
一場從80年11月開始到現在，長達五個多月的設備改造終於迎來了最終完成的時候。
在中美電子研究所重新改建的超淨生產車間內，郭逸銘，集成電路室主任萬洪教授，材料應用研究所董老、集成電路室負責人高國皓，自動化研究所精密控制室負責人、總工程師朱成貴等一干人，都穿著輕薄型無塵工作服，透過頭套上那層玻璃鏡片，聚精會神地觀看何師傅等幾位八級技工，配合著上海精密儀器廠的幾位設備工程師，為一台新型光刻機進行最後的安裝。
廠房內一片寂靜，只能聽到工具與設備接觸時發出清脆悅耳的金屬碰撞聲。
陽光從廠房外照進來，投射在高國皓的臉龐，讓他若有所察地回過頭看了一眼。經過濾光玻璃過濾，光線是那麼的柔和，他直視太陽，也沒感到有絲毫刺目。
「郭逸銘真是太會燒錢了！」
他看著潔淨如新的廠房，心中暗暗歎息，何時國內也能用得起這樣昂貴的潔淨廠房呢？
對他來說，這個廠房不是用材料建起來的，而是用一麻袋一麻袋的整捆的美元，活生生給堆出來的！
難怪他要用「燒」這個詞，來形容郭逸銘的花錢如流水。
當初中美電子研究所在建設初期，為了縮短工期、盡快投入使用，並出於節約成本角度考慮，這個設備車間採用的是簡易房結構，遮風避雨沒有問題，卻無法阻擋空氣中的細微塵埃從大門、氣窗飄進來，落在設備、測量探頭上。
這種情況在國內來說不算什麼，更惡劣的車間環境也屢見不鮮，國內的技術人員、工人都早已見怪不怪。
只要搞好清潔衛生，平時勤打掃，特別是保養好設備關鍵精密機件就可以了，並不會影響設備運行精度，因此沒有一個人想到要給精密加工機床建什麼超淨廠房。別說普通的國營大廠，就是從中美電子研究所這裡學到了先進的精密機床製造技術以後，就在郭逸銘他們不遠處，國家花巨資新建並投入使用、工業部下屬幾個部委搶得頭破血流的國營精密部件製造廠，這個國家對其寄予厚望的中央直屬重點企業，也沒有建設專門的超淨廠房。
郭逸銘對此感到深深的憂慮。
在這個時代，國內加工製造業的落後，不僅僅是具體製造工藝上的落後，更是意識上的落後。各種對細節的漠視，才造就了整個工藝水平的低下。
而高精密製造技術，或者說整個高科技，都是靠摳技術細節，一點一點摳出來的。
精密製造業對環境的苛刻需求，所有相關的技術人員、管理者都清楚，可就從來沒有人想到過去把這個問題解決掉。
直到聽說他拆掉了原來的簡易廠房，重新斥資開始修建一個新的超淨廠房以後，才有人詫異地跑來圍觀。對方最初還以為他們又要修建一個集成電製造、或是單晶硅制備之類的生產車間，當他們明白這個超淨廠房建成以後，將提供給設備車間，進行超精密部件加工製造使用，很多人都露出了驚訝的表情。
不明白他為什麼要在這裡，花如此大價錢。
當他們看到郭逸銘從國外重金請專業公司設計，經他親自審核修改的超淨廠房建設圖紙上，採取的種種措施：不但通過層層過濾，營造出一個超淨空間，還通過深挖地基，為每一台高精密機床都設置一層成本高昂的液壓緩衝層、大型自動水平調節裝置，在緩衝墊上再使用高標號水泥將機床牢牢固定，從而將車床運行所產生的震動，減到最低，為精密製造創造一個穩定的運行環境。
又看到他通過繁複的空氣調節裝置和溫度靈敏探測儀，以及程序自動調節系統，將車間恆定在一個機床探測儀器運行精度最高的溫度範圍。
再看到他為了將室內的空氣流動速度、光照強度、噪音、濕度、電磁波等等各種環境變量，同樣恆定在機床設備最佳的需要範圍，絞盡腦汁、不惜動用一切手段時，他們都為之感到震驚，覺得他精益求精的要求到了走火入魔的地步。再盤算一下通過這種種改造，這個超淨廠房的建設費用直線陡增到一個不可思議的恐怖程度——用他們的判斷來看，其建設總開支，足以建設十個同樣規模，並且並不見得比這種廠房差太多的高標準潔淨廠房！
所有人都被這個巨大的消耗給嚇壞了，認為郭逸銘實在是太小題大做，不把錢當錢用了。
只有郭逸銘自己知道，雖然潔淨廠房的各項環境變量，從指標上看增長並不是特別明顯，與投入的巨額支出相比，看似顯得很不划算。
但也正是因為這不起眼的細微提升，卻讓在潔淨廠房內按照標準規範生產的精密零部件，可以比國內的精密部件品質，提升一到兩個等級！
大投入不一定帶來大回報，沒有大投入，就不可能產生超額回報。
事情就這樣簡單。
這不是他為了誇耀研究所有錢，而故意大手大腳花錢，他只是遵循了最基本的投入/產出規律，做出的順應之舉而已。
其他人不理解，但從事了一輩子材料研究的董老能夠理解。
可也是他，眼看著用金錢堆砌起來的潔淨廠房，神情黯然對郭逸銘道：「小郭啊，要是我們都照你這個廠房標準來建設，我們就是不吃不喝、把十年的研究經費投進來也不夠花。這樣的一個廠，我們是真的用不起啊！難怪國外的超精密製造業投入是越來越大！又是超淨廠房、又是價格昂貴的超精密製造設備，這成本怎麼可能低得下來！」
郭逸銘在瞭解了國家一年對材料所的研發總投入之後，也是深深地歎了口氣。
經過數十年建設，國內雖然成功建設起一套完備的工業體系，足以滿足自產自銷的需要，可底子實在太薄了。數億張嘴要吃飯，上百萬返城青年要工作，人民群眾對物質生活的巨大需求缺口，需要國家在工業品供應上加大投入……，到處都是嗷嗷待哺的嘴，兜裡那一點點錢哪裡夠用？都是掰碎了，這裡給一點點，那裡給一點點，就像撒胡椒面似，殫精竭慮，苦熬著勉力支撐這個經濟體系不垮，就這樣都眼看要維持不下去了。
所以董美堂他們根本不敢奢望，擁有一座如同郭逸銘他們這種超高等級的超淨廠房。他們前來參觀，更多的是抱著收集第一手資料，等到國內將來資金充裕以後，能夠為建設與之類似、或是更好的超淨廠房作資料收集。
超精密加工升級的不只是一個超淨廠房。
硬件再好，也需軟件配合。
在郭逸銘重新制定的車間生產條例中，何師傅、錢師傅等幾位高級技工，也要學會適應如何在超淨廠房內，穿著無塵工作服、用更高的技術規範進行高精密加工作業。
為了幫助他們適應，郭逸銘長時間留在車間內，幾乎是手把手地就每一個細節，對他們進行指導。這幾位老技工都是八級高級技工，在國內是如同國寶一樣的人才，為了適應新廠房的新技術規範，此刻也要跟著他，像個學徒一樣，一點一點學習各種注意事項。
郭逸銘為了照顧他們的情緒，對於他們犯的任何錯，從來都是控制住他的情緒，未曾有一句重話，總是講道理掰碎了，非常耐心地對他們進行說服、講解、分析，讓他們自己明白這樣做對精密加工質量提升帶來的負面影響。
就這樣，他們也花了很長時間，才勉強接受了這種彆扭的工作方式。
倒是他們的幾位徒弟，雖然也是三十來歲的中年人了，但學習的勁頭卻非常高漲，且虛心接受任何正確意見。他們在工作之外，還利用業餘休息時間為自己充電補充，並在他建議下報名參加了夜校補習班。用他們的話來說，十年裡，他們耽誤了太多時間，現在他們要把時間搶回來，為了這個目標，吃再多的苦他們也願意！
郭逸銘對他們的精神感到非常敬佩，也對他們未來的成長充滿了信心。
他們的吸收進度，也確實遠比幾位師傅強，從港是什麼都不懂，經常犯錯。到中期，在如何操作自動精密加工設備上，他們已經超過了他們的師傅。所以到了後期，幾位老師傅基本上都是在一旁指點，大部分加工業務都交給了幾個徒弟。只有在遇到非常重要的地方，他們才親自出馬，利用他們豐富的經驗來彌補設備上的不足。
郭逸銘對此很是高興。
從老師傅幾位徒弟的技術實力來看，雖然因為現在的精密製造設備，與何師傅等國寶級高級技工相差不大，幾位老師傅還可以靠著精確的肉眼判斷、超強的穩定性，佔有一定優勢。但可以預見，隨著超精密加工技術、設備的跳躍式發展，當幾個徒弟徹底掌握了通過高科技精密設備，進行高精密部件的的操作要領，他們的成長潛力將遠遠超過他們的師傅。
儘管他們可能無法做到僅憑肉眼，就將加工精度控制在一絲的範圍之內，儘管他們還不能如他們的師傅一樣，用一把銼刀，錯處宇航級的精密部件，但這不妨礙他們未來操作著超精密加工設備，將加工精度提高到納米級別！
這就是科技的力量！
人力有極限，而科技無極限！
郭逸銘要的，也不是又一批八級技工，他需要的是合格的超精密設備操作人員。
超淨車間有了，加工設備重新改進了，幾位老師傅和他們的徒弟也掌握了在超淨環境下，精密加工的要領，接下來才是對半導體設備的改造。
集成電路製造的光刻、刻蝕、參雜、離子注入、擴散、沉澱、封裝等各個主要環節，要說重要，每一個都非常重要。這些環節是一個完整工藝鏈上的一環，並且環環相扣，每一個環節所造成的疏漏，都會給下一個工藝流程帶來無法彌補的重大損失，降低產品品質，使得良品率大大降低。
各個環節之間的關係，並非相加關係，而是乘積關係！
用公式來表達，就是哪怕每一個環節，成功率都提高到90%，可整個工藝鏈運行下來，如果有兩個主要環節，就是90乘90，最終成功率為81%！而當環節延伸為三步，那成功率將陡然降至72.9%，四步則更降至65.61%。
由此可見，盡最大努力提升每一個環節的制備成功率，對集成電路製造業的整體提升效果，都具有非常重要的意義。
郭逸銘在仔細分析了國內現在的集成電路製造工藝後，沒有一下子拿出什麼先進製造設備來。因為半導體製造設備的提升，是一個涉及到光學、化學、精密製造、自動化等等各個領域的綜合運用成果，他不是神仙，無法在瞬間讓這些行業類得到全面的提升，只能抓住一點進行突破。
他的突破點，便是將原來重複的手工作業，盡可能採用自動化操作來代替。
手工操作對集成電路的影響可謂是全方面的，不談人工取件拿件對器件可能造成的污染，首先人的肌肉穩定性、注意力等等方面，和自動設備相比，先天上就居於下風。哪怕是一個極為出色的操作員，在長期枯燥的重複勞動中，也難免會在不經意間出現誤操作。而且即便是這個操作員注意力非常集中，肌肉控制力超群，可他每一次移動掩膜、推動光刻頭之後，都需要重新對準、聚焦，再怎麼熟練的操作員，其復位、步進、精確控制的效率也不可能比機器更高。
要想提升集成電路制備品質、生產效率，用自動化儀器代替手工操作，是見效最快、最容易實現的，即便是國內較低的自動化測量、控制水平，也可以使得整體水平出現一個飛躍式跨進。
而且之前，他們已經積累了相當的應用經驗。
當初在製造單晶爐控制部件、運動部件上，他們與單晶爐製造廠家、自動化研究所協作，已經積累了豐富的經驗，並具有了相當的默契。郭逸銘他們這次再次與自動化研究所攜手，在和上海廠的技術人員進行充分交流之後，對國產的半導體製造設備進行了一次大刀闊斧的改造。
通過不斷改進、嘗試，設置了大量的傳感器、伺服電機、自控程序，根據人工操作採樣結果，採用預制步驟的方式，為如何將原來交由人工控制的各種操作盡可能減到最少，他們絞盡腦汁。
這方面，材料所也給與了大力協助。
董老等人得知郭逸銘他們在改進集成電路製造設備的消息以後，對如何實現自動化操作充滿了興趣，很快便也積極投入進來，從技術角度給與了全方面協助。
他們的支持非常關鍵。
論到對這個時代國內最尖端科技的實現方法，最為權威的部門莫過於材料應用所。董老他們查閱大量資料，和所裡的技術儲備，屢屢在郭逸銘他們改造遇到困難的時候，在關鍵地方提出了合理建議，從而使得他們得以突破技術難關。
郭逸銘提供技術思路、材料所負責提供本時代能夠解決的技術、上海設備廠豐富的半導體設備製造經驗、何師傅等人的超精密加工能力。他們親密無間的合作，讓設備改造進度飛快向前。
並且隨著進度的提前，郭逸銘還對在集成電路製造中，居於最關鍵技術環節的光刻機設備的改造，做出了全新的改進。
光刻是進行集成電路製造的首要環節，其精度、成功率，可以說直接決定了集成電路製造的品質，和產品良品率高低，重要性無論如何拔高，都不為過。
國內當前的光刻機，還採用的是六十年代的接觸式光刻機，在移動掩膜時，不留心就會碰觸到光刻膠。而掩膜上哪怕是出現一個極其細微的損傷，都將給接下來的集成電路製造，帶來無可估量的嚴重後果。
在此之外，國內現在的光刻機紫光照射，是通過透鏡聚焦於一點，對局部電路進行光刻之後，再對另一個局部電路進行光刻處理。對比國外已經流行的伺服電機驅動、紫外光聚焦點對掩膜電路進行掃瞄式曝光，國內的光刻效率非常低下。
郭逸銘沒有興趣跟在外國人屁股後面，亦步亦趨。
他親自動手設計，將原來接觸式光刻平台，上移之後，通過光學作用，將透鏡凝縮的聚焦點，擴張放大後再縮為一條線。
通過步進電機，精密驅動紫外光前後移動，變換曝光位置。
這可不是什麼掃瞄式光刻機，而是後世才逐漸成熟，比掃瞄式光刻機更先進的步進掃瞄式光刻機。
這種光刻機，通過調整透鏡距離，將原來點狀的紫外光聚焦放大為覆蓋到單晶硅邊緣的條狀曝光區。這樣就可以一次性實現對整條區域內電路的照射曝光，一下子就將光刻效率提升數十倍，既加快了製造效率，又節約了成本，可謂是一舉數得。
為了盡快完成對設備的改造工作，他們一直從80年11月，忙到了81年的3月下旬。
整整五個多月的時間，他們沒有一天的休息時間。
為了節約每一份每一秒，儘管材料所就在馬路對面，董老他們仍捨不得浪費這麼一點點時間。所有參與技術攻關的人員，吃住都在行政樓內，稍微有一點空閒，他們也用來分析、討論、研究如何對設備進行自動化改造。有好幾次都已經深更半夜了，腦子裡忽然有了某個思路的董老等人，也爬起來，心急火燎地敲開郭逸銘的房門，與他就此展開論證。
就這樣，他們日以繼夜的投入到改造工作中，所有人都忙得人不像人、鬼不像鬼，每天一直要忙到最後一絲精力都被搾乾才精疲力盡投入夢鄉。他們忙得連打理個人衛生的時間都沒有，只有利用在進潔淨車間經過必須洗漱程序時匆匆洗漱一下。
就這樣，一直忙到81年3月23日，第一套完整的半導體製造設備終於裝配完成。
設備的安裝、調試工作也是一個需要非常小心的活。
高精密的設備，對工作環境的要求也是同樣苛刻無比。這個時候，就顯出了何師傅等人的本事，他們僅靠著肉眼觀察、光影判斷，就能精確判斷出設備的傾斜角度是否符合要求，其精確率，絲毫不亞於上海廠幾位拿著測試設備隨時觀測的工程師，且做出判斷的速度，比他們擺放設備，從各個角度反覆測量還來得快！
安裝調試工作又用了將近一個月時間，4月17日，設備正式啟用，進入試運行。
這是一個足以載入中美電子研究所史冊的日子，當天，所有得知消息的研究、行政、工人全都放下了手頭的活，聚到了處理器潔淨廠房外。雖然他們不能進去，什麼也看不到、聽不到，但所有人都不肯離去，都默默地等在門口。
幾位曾在無線電一所等好幾家重點科研單位，從事了數十年半導體製造設備操作，多次榮獲先進工作者、勞動模範稱號的老技術人員，紛紛各就就位。
嚴格的設備運行前檢查工作，在郭逸銘全體研發人員的矚目下，一絲不苟地進行著。
他們在前期設備研製改造過程中，就全程參與其中，一些具體操作要領還是源於他們的建議，各種操作流程已經是銘記於胸。在這次開機測試前，他們向郭逸銘拍著胸口保證，哪怕是閉著眼睛，他們也會按照規範要求，圓滿地完成設備操作，絕不會出任何紕漏。
郭逸銘相信他們能夠說到做到。
尺寸1：1掩膜版早已製造完成，一共準備了12塊掩膜版，這一點在工藝上並無特大改進。在操作員控制下，自動上膠機飛速轉動，緩緩接近單晶硅襯底，飛快地旋轉而過，一層光刻膠就勻稱的塗抹到了單晶硅襯底上。
操作員對其厚度、均勻程度檢測以後，向郭逸銘他們挑起了大拇指。
一陣輕微的歡笑聲，在人群中響起，隨即便迅速重歸寧靜，未到試運行結束，誰也不敢有絲毫放鬆。
塗抹了光刻膠的襯底，被送進烘焙爐中進行烘焙，使光刻膠乾硬成型，並完成內部形變，之後自動進行退火處理。
操作員用操作鉗夾出操作盤中，將硬化後的單晶硅襯底送到相鄰的另外一個淨潔室內。這裡，負責操作光刻機的技術人員已經完成了光刻機的預操作，掩膜版盒也已安裝到位，見到呈放單晶硅襯底的操作盤傳送過來，低頭再次檢查了一下光刻膠塗抹情況之後，用帶著防護手套的手，打開光刻機艙門，小心翼翼將操作盤放置入內，仔細檢查之後，關上艙門。
他回到控制位，按工藝流程，快速地在控制儀表盤上進行各項操作：釋放掩膜版盒、鎖定、選擇掩膜版編號、控制所需編號掩膜版放下、輸入曝光率、焦深、能量輸出強度等各項數據，並通過顯示屏核對輸入是否正確。一切確認無誤，他按動啟動開關，機器聲輕微嗡鳴，光刻機開始自動工作。
光刻部分，這個流程是在光刻機內部完成，所有人都看不到具體過程，只能默默等待。
顯示屏上，代表光刻進度的進度條緩慢縮短，漸漸縮短成一個小方塊，再縮短為一條線，最後消失殆盡。
屏幕上跳出一個選項：重啟/關機。
操作員選擇關機，按照操作流程關閉氮氣閥門、壓縮空氣、真空，稍等一陣，開倉取出光刻完成的操作盤，放進入顯影設備中，浸泡在顯影液中進行顯影處理。這套浸泡顯影、清洗等流程也採用了全自動操作，操作員也如同旁觀的郭逸銘他們一樣，只能緊盯著控制屏幕，而再也無須親自動手控制。
董老畢竟是七十多人的老人了，長時間站立下體力有些不支。旁邊的萬洪年紀同樣不輕了，高國皓好心地讓他們坐下休息一會兒，但誰也不肯離去。兩個老頭子你攙著我、我扶著你，顫巍巍地站在那裡，固執地要第一時間看到結果。
成功還是失敗，他們都要第一時間得到確切消息！
這裡面，也有著他們心血的結晶！
顯影結束。
操作員用操作鉗將操作盤取出，將仍帶著濕潤的操作盤放進烘焙機進行烘焙處理。又是一陣等待，直到顯示屏綜合監控數據顯示出烘焙已結束，操作員打開烘焙機，用操作鉗將冷卻後的操作盤取出，將其放置到眼前的顯微鏡下，仔細觀察單晶硅襯底上的電路顯影結果。如果光刻、顯影、清洗、烘焙過程中出現差錯，這張單晶片將被廢棄，不會轉入下一流程。
他仔細地轉動著鏡頭、調節焦距。
包括郭逸銘在內，雖然明知道穿戴著無塵工作服，呼吸不會對別人有所干擾，但所有的人都還是連大氣都不敢出，目光灼熱地看著操作員每一個細微的動作，焦急地等待他的檢驗結果。
這個結果，將是對他們這幾個月辛勤工作的最佳檢驗。
老頭子已經站不穩了，兩人的面罩玻璃被他們呼出的熱氣給蒙花。郭逸銘實在看不下去了，硬要將兩位老人拉出去，可他們卻大發雷霆，堅決不肯離開。郭逸銘等人見他們態度如此堅決，也是極為無奈，只好讓他們靠在幾個年輕人身上，幫他們支撐搖搖欲墜的身軀。
彷彿永遠也不能完成的檢查工作終於結束。
操作員抬起頭來，在無塵工作服的玻璃面罩下，是他閃閃發亮的、略帶著一絲水汽的眼睛，一聲沉悶的嘶吼透過面罩發出來，傳到每個人耳朵裡。
「顯影效果極其出色，整片單晶硅襯底沒有發現任何瑕疵！這是一片優質品！」
接下來，將是耗時漫長的化學刻蝕，通過沉積、參雜、離子注射等手段，生成電路、元器件。每一種部件的製造，都需要重複一遍上述環節，整個集成電路的製造將耗費數日的時間。所以真正的集成電路的製造都是採用流水線作業，而不會像這次一樣，只用數片單晶硅進行少量試制。完整的集成電路製造，郭逸銘他們是不可能在今天內就看完整的。
但邁過了前面這個最重要的關卡，尤其是每一道工序都要重複運用的光刻機，表現如此出色，可以說，這次的試運行至此已經圓滿成功。
他們對設備的改造，完美地達到了當初的設計要求！
聽到操作員傳出的那一聲嘶吼，董美堂身軀忽然挺立，眼中亮光一閃，正要笑出聲來，隨即，瞬間又軟了下去，就連身邊的郭逸銘用力想要抱住他也抱不住。他整個人像泥一樣癱軟，再也沒有一絲的力氣可以支撐身體。
但在他雙眼緊閉的臉上，卻是一幅極度滿足的笑容，笑得非常燦爛和甜蜜。
我們，成功了！
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