回到家里已經(jīng)半夜1點(diǎn)多,沒有打擾熟睡的趙婷,自己坐在那里重新梳理一遍過去想好的半導(dǎo)體思路。
李國成對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃是,研發(fā)-變現(xiàn)-投入研發(fā)-變現(xiàn)。。。,不斷重復(fù)下去。而且要保證變現(xiàn)后的部分資金可以繼續(xù)投入到研發(fā)中。
現(xiàn)在全部都是投入,采購高純硅粉,制造真空爐、切片機(jī)和研磨機(jī),是他規(guī)劃中的第一個階段,接下來就要考慮變現(xiàn)了。
首都無線電儀器廠仿照東亞島國的某個型號半導(dǎo)體收音機(jī),采用了8個三極管和1個二極管。1964年9月30日正式在首都王府井百貨大樓上市,價格是158元。
由于單晶硅的純度不夠,只有4~6個9,而精度又是晶體管制造成品率的主要影響因素,晶體管的成品率一直處于低位,導(dǎo)致成本居高不下。
李國成設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體制備方法是采用的后世成熟的旋轉(zhuǎn)提拉法,根據(jù)后世的說法,獲得的單晶硅純度高達(dá)99.999999%,也就是俗稱8個9的單晶硅。目前應(yīng)該是國內(nèi),甚至是全世界最純凈的單晶硅。如果有必要,通過高頻爐還可以再次提純。
這樣高純度單晶棒,可以大大提升產(chǎn)品的成品率,從而降低晶體管的制造成本。所以出售晶圓是接下來的主要工作。
出售前需要對晶圓進(jìn)行表面氧化處理,起到保護(hù)晶圓的作用。氧化設(shè)備可以基于真空爐改造,相對簡單。
作為附帶品的真空爐也可以作為產(chǎn)品出售,也能變現(xiàn)。只需要去掉提拉桿,并根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)不同尺寸的版本,估計(jì)會供不應(yīng)求。
具體如何操作,如何和相關(guān)部門溝通,那就是吳連奎和李懷德的事情。
真空爐交給王工他們生產(chǎn),可以作為機(jī)床生產(chǎn)的過度。但是晶圓生產(chǎn)還需要實(shí)驗(yàn)室這邊組建團(tuán)隊(duì)。
看來張頭和王大勇不用王工安排了,直接過來幫忙生產(chǎn)晶圓吧。
這些都安排好后,李國成就要想想接下來的研究工作,那就是制造專用芯片。為了容易變現(xiàn),可以考慮直接制造調(diào)幅和調(diào)頻收音機(jī)的專用芯片。
把收音機(jī)的放大和檢波(解調(diào))電路集成到芯片里,再給出收音機(jī)的解決方案,就可以直接取代現(xiàn)在的電子管和晶體管收音機(jī)。
制造芯片主要有以下步驟:晶圓加工、氧化、光刻、刻蝕,薄膜沉積、互連、測試和封裝。
晶圓加工現(xiàn)在設(shè)備已經(jīng)具備,氧化設(shè)備也容易改造,困難的是后續(xù)工序。
光刻,細(xì)分為3道工序:涂抹光刻膠、曝光和顯影,和照相的原理類似。
涂抹光刻膠:在晶圓上繪制電路的第一步是在氧化層上涂覆光刻膠。光刻膠通過改變化學(xué)性質(zhì)的方式讓晶圓成為“相紙”。晶圓表面的光刻膠層越薄,涂覆越均勻,可以印刷的圖形就越精細(xì)。
曝光:通過曝光設(shè)備來選擇性地通過光線,當(dāng)光線穿過包含電路圖案的掩膜時,就能將電路印制到下方涂有光刻膠薄膜的晶圓上。
掩膜就是印有電路的銅板,光線通過雕刻的銅板可以印在晶圓上。
在曝光過程中,印刷圖案越精細(xì),最終的芯片就能夠容納更多元件,這有助于提高生產(chǎn)效率并降低單個元件的成本。在這個領(lǐng)域,后世備受矚目的新技術(shù)是EUV光刻。
顯影:曝光之后的步驟是在晶圓上噴涂顯影劑,目的是去除圖形未覆蓋區(qū)域的光刻膠,從而讓印刷好的電路圖案顯現(xiàn)出來。
知道了上面的光刻過程,刻蝕就好理解了,就是通過化學(xué)反應(yīng),把非電路部分洗掉
薄膜沉積,現(xiàn)在可以采用摻雜熱擴(kuò)散法,都是非常容易實(shí)現(xiàn)的工藝。
摻雜就是將一定數(shù)量和一定種類的雜質(zhì)摻入硅中,獲得精確的雜質(zhì)分布形狀。在一塊單晶硅摻入磷后,就形成了N型半導(dǎo)體,摻有硼原子的半導(dǎo)體就是P型半導(dǎo)體。
熱擴(kuò)散法,就是在1000°的高溫下,讓要參雜的材料原子熱擴(kuò)散到半導(dǎo)體里,形成N型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。
互連,采用鋁線擴(kuò)散法,可以和上面工序采用同樣的設(shè)備。
測試目前沒有好辦法,自能采用光學(xué)肉眼檢測了。
封裝就是所有芯片都從晶圓上分離后,我們需要將單獨(dú)的芯片(單個晶片)附著到基底(引線框架)上?;椎淖饔檬潜Wo(hù)半導(dǎo)體芯片并讓它們能與外部電路進(jìn)行電信號交換。
用金線把芯片的電極和外部金屬管腳相連,套如磨具,注入塑料溶液,冷卻后就完成了封裝工藝。
具體到光刻膠、顯影劑和刻蝕溶液就可以讓專業(yè)的人去完成。至于光刻設(shè)備和熱處理設(shè)備,只能李國成設(shè)計(jì)和制造了。
知道后世的工藝過程就是這么流氓,直達(dá)目標(biāo),不走彎路。
只要走出第一步,就可以不斷制造專用芯片,然后再升級工藝,提升芯片的成品率和降低制造成本。
現(xiàn)在西方還在摸索階段,我們可以提前制造出相關(guān)設(shè)備,在生產(chǎn)中不斷優(yōu)化工藝,實(shí)現(xiàn)快速超車的目的。
做到這一步,就實(shí)現(xiàn)了李國成的第一個階段目標(biāo)。
接下來就是利用這些設(shè)備,在秘境實(shí)驗(yàn)室,開始設(shè)計(jì)并制造電腦。
電腦李國成暫時不敢提前太多出現(xiàn)在這個世界上,專用芯片研究,全世界都在研究,我們稍稍快一點(diǎn)沒有問題,如果再研究出電腦這個大殺器,不一定會引發(fā)什么樣的后果。
在后世,華為就是最好的例子,在沒有成長起來前,決不能露出獠牙和肌肉。
所有的打算,需要和趙老爺子溝通,必須取得他和趙爸的支持。
時間已經(jīng)到了凌晨3點(diǎn),合衣躺下,很快就進(jìn)入了夢鄉(xiāng)。
第二天,李懷德辦公室,坐著三個人,李懷德、吳連奎和李國成。
李國成把昨天關(guān)于變現(xiàn)的方法和盤托出,等待他們二人的回應(yīng)。
“現(xiàn)在國內(nèi)正是半導(dǎo)體熱,如果真如小李所言,晶圓生產(chǎn)大有可為”,李懷德稍微沉思就下定了決心。
“小吳,你抓緊寫一個報(bào)告,下午你和我一起去部里匯報(bào),爭取早日得到批復(fù)”。
然后有看向李國成,“小李,你盡快和王工一起,盡快再生產(chǎn)5臺真空爐和氧化爐,一定要提高晶圓的產(chǎn)量”。
看著離開二人的背影,李懷德不由地揉著他的太陽穴,“這個小李的動作太快了,繼曙光1966型機(jī)床研發(fā)成功,不久就推出了曙光II型機(jī)床。現(xiàn)在更是這么快就跨領(lǐng)域搞出了熱門的半導(dǎo)體。如果不是現(xiàn)在的時機(jī)正好,半導(dǎo)體可不敢匯報(bào)了,不然軋鋼廠就被架到火上烤了”。
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(本章完)