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改革开放后被放弃、出卖、毁掉的芯片光刻技术

炎黄综合 2020-07-18 22:03:01

新中国千辛万苦才发展起来的芯片光刻技术,在1980年改革开放后陆续彻底放弃,仔卖爷田不心疼,稻上飞们罪孽深重啊。

还可阅:

下文提到的“大会战”,可阅炎黄之家文章《要总结和汲取新中国各行各业实现快速突破的“大会战”宝贵经验》。

集成电路与光刻机曾经是计划体制攻关重点

1977年,光刻机技术座谈会在江苏吴县召开

1977年5月14~19日,受四机部委托,上海大规模集成电路会战组主持召开本次会议,出席会议的有来自全国光刻机研制、使用的42家单位代表共67人。

背景小资料:

1974年《全国大规模集成电路及基础材料攻关大会战》的那些事--

1974年9月,第一次全国大规模集成电路工业会议召开,国家计委在北京召开《全国大规模集成电路及基础材料攻关大会战会议》,拟定的目标是【1974~1976年期间,突破大规模集成电路的工艺、装备、基础材料等方面关键技术】

四机部组织京沪电子工业会战,进行大规模集成电路及材料、装备研发,突破超微粒干板、光刻胶、超纯净试剂、高纯度气体,磁场偏转电子束镀膜机等材料、装备。

1975年12月,第二次全国大规模集成电路会议在上海召开。

1977年1月,第三次全国大规模集成电路会议在贵州召开。 

于是才有了80年前后,中科院系统、电子部系统、地方各研发单位光刻机成果的第一次大爆发。

然后……就没有然后了?(指1980- )

“造不如买、买不如租”了...

许多项目的境遇类似,改开前启动并取得成果,改开后就销声匿迹了,如大飞机...

 

清华那个光刻机卖了几百台出去,赚了不少钱给学校,1984年整个清华光刻机项目组砍了,稻贼干的好事。稻帅楚留香连两弹一星都敢叫停,何况光刻机。

 

1972年,武汉无线电元件三厂编写的《光刻掩模版的制造》,32开66页。

中国芯片光刻工艺研究起步,比美国稍晚,跟日本差不多同时起步,比韩国、台湾早10年。1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机0 1 970年代.中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。清华大学研制第四代分步式投影光刻机,并在1980年获得成功,光刻精度达到3微米,接近国际主流水平。那时光刻机巨头ASML还没诞生。

但是很可惜,中国在1980年代放弃电子工业,导致20年技术积累,全部付诸东流。1994年武汉无线电元件三厂破产改制,卖副食品去了。

1972年7月,上海市科学技术情报研究所,编写《国外半导体电子束曝光离子注入技术动向》,16开34页。1950年美国开始离子注入工艺研究。1960年代中国开始离子注入研究。1965年,由上海市机电一局领导,中科院上海冶金研究所和上海先锋电机厂等单位,组成离子注入机会战组,1969年研制出中国第一台离子注入机,用户是上海无线电十四厂。1978年9月,国防科委长沙新工艺研究室,屈保春等人研制成功LC3-425KeV高能离子注入机。1979年该机参加美国波士顿工业展览会。1980年上海冶金所研制的离子注入机,出口日本。

1975年,北京大学物理系半导体研究小组,由王阳元等人,设计出我国第一批三种类型的(硅栅NMOS、硅栅PMOS、铝栅NMOS)1K DRAM动态随机存储器,它比美国英特尔公司研制的C1103要晚五年,但是比韩国、台湾要早四五年。那时韩国、台湾根本就没有电子工业科研基础。照片为北京大学校史陈列馆展示的器件。

1975年,江苏常州半导体厂,用国产设备生产集成电路。该厂始建于1966年,主要生产TTL、CMOS集成电路。上世纪70年代,在常州提起半导体厂几乎无人不晓。1976年,常州半导体厂工业产值高达1亿元,占常州全市产值的十分之一。1978年12月26日,常州半导体厂建成中国第一座大规模集成电路洁净车间。1980年台湾联华电子才刚刚成立。

但是到1980年代,由于国家放弃电子产业升级投资,导致该厂迅速没落,到1993年已经破产倒闭。

(https://mp.weixin.qq.com/s/FodeiA9pKNpkWUfzjeTv5g 超级工程一览)

 

集成电路与光刻机在改革开放后遭中央放弃出卖后衰败

@101挖掘机:

本来想把整个集成电路工业好好捋一下,写到了88年,往后的材料越看越tmd憋屈··········

1980~1990,整个六五~七五期间,光刻机研发投资不足500万元··························,

就这500万还是分配给5家单位:电子部45所,中科院上海光机所,成都光电所,上海光学机械厂,另外一家可能是清华大学···········

1992~2009,17年后,光刻机列为“重大科技专项”,

资料来源于45所老所长马云骧的文章;

1980~1990,整个六五~七五期间,光刻机研发投资不足500万元

https://weibo.com/101WAJUEJI

http://www.top81cn.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1182699

国产光刻机里程碑---(上)1960~1980

101挖掘机 07-18

修订版1.0,改正错别字,分步式光刻机,而不是分布式。不是VIP,不让编辑,删掉重新写一个。

我国的光刻机研发制造,始于60年代,伴随着我国硅平面型集成电路的发展而前进,曾经有10余家单位研发生产集成电路用光刻设备,从单位的隶属上分,大约可以分为:

中科院系统:109厂-微电子所、半导体所、光电所,光机所(上海、长春);

教育部系统:清华大学、华中工学院;

电子部系统:45所、706厂、708厂;

地方单位:上海光学仪器厂、上海832厂/上海光学机械厂、丹东精密仪器厂、北京地质仪器厂、无锡半导体设备厂(与其他单位联合研制)

在这些单位中,尤其以上海832厂/上海光学机械厂的产品市场占有率最高,到80年代末,其主要产品接触式小面积光刻机生产了3774台,大面积光刻机生产了278台,“劳动”牌光刻机曾经遍布国内,并有兄弟单位仿造生产。

60~70年代,我们的光刻机基本上是各单位自己依托本身加工能力“攒”出来的“定制”设备,以接触式为主,属于第一代技术,其掩模版直接接触硅片,掩模版与芯片是1:1的,光刻精度完全依赖掩模版的制造精度,随着集成电路的发展,器件越来越多,高精度掩模版的制造极其困难,而且在生产应用中掩模版会有磨损,寿命短,多次接触光刻胶对硅片造成污染。这都是它的缺点,但就是这些“落后”设备,支撑起了我国集成电路行业最早的天空,解决了国内需求,满足了国防急要。

【网上总有“大神”对我们制造出的这些落后玩意冷嘲热讽,认为这些落后设备是我国“技术水平低下的铁证”,给自己贴上“技不如人”的标签,殊不知,从O到1,才是最最艰难的,况且国外光刻机技术的起源,同样也是从接触式光刻开始的,即便是光刻机三巨头尼康、佳能、ASML也不是一开始就搞出来7纳米神器,照样是从接近接触式光刻机开始起家的】

 

1973~1975年,国外开始转向接近接触式,和投影式光刻机(1:1直接投影和分步重复投影)。

【接近式光刻机掩模版与光刻胶间隔10~50μm,可以避免晶圆片与掩模直接接触,缺陷少,缺点是分辨率下降,存在衍射效应,后来很快被投影式替代,但在半导体器件领域仍然有不少应用】

1975~1985这一时期的光刻机,由GCA、Perkin-Elmer、Kasper主宰,是美国人的天下。

而日本人则在1976年组成“官、产、学、研”一体的“VLSI技术联合研发体”,投资720亿日元(其中日本政府出资320亿日元),对超大规模集成电路展开了大会战。

日本人组织的这次超大规模集成电路会战,直接成果诞生了佳能、尼康两个半导体设备巨头,拉动了相关行业的共同进步,进而使得日本称雄世界半导体行业20余年。

【这是一个在意识形态上非常混乱且讽刺的事件,在我们唾弃、自贬计划经济,热烈滴拥抱市场经济的时候,日本、韩国都通过这种方式获得成功】

 

我国在1980年前后,研制成功接近接触式光刻机,接着在六五~七五(1980~1990)期间研发成功分步重复投影光刻机,八五~九五(1990~2000)期间进一步提高了设备精度,今天咱们就来盘点一下国产光刻机的那些事。

【有人说,研究半天还照样落后,也没有实际商用,是摆设,,·····呵呵,那是另外一个话题,其实根本原因就一个-----没钱研发】

1966年,109厂与上海光学仪器厂协作,研制成功我国第一台65型接触式光刻机,由上海无线电专用设备厂进行生产并向全国推广。

1968年,上海劳动仪表厂制成功35毫米光刻机,用于35毫米硅片的光刻,精度5微米。

1969年,109厂与丹东精密仪器厂协作,研制成功全自动步进重复照相机,套刻精度达3微米,后由北京700厂批量生产,供应全国使用。

【因为接触式光刻机的精度完全依靠掩模,必须写一写用于制造掩模版的技术成就】

1971~1973年,清华大学研发成功用于集成电路制版(掩模)的关键设备,单头自动分步重复照相机ZFJ-1-2、ZFJ-1-3型,并投入应用。

1972年,电子部45所研制成功JS-2型,单镜头光栅定位精缩相机。

1976年,电子部45所,研发成功TZ-1/2型自动多探针测试仪,用于集成电路检测。

1977年,5月14~19日,光刻机座谈会在江苏吴县召开,受四机部委托,上海大规模集成电路会战组主持召开会议,出席会议的有来自全国光刻机研制、使用的42家单位代表共67人。

1977年,电子部45所,研发成功GK-3型光刻机,用于50毫米硅片,分辨率1.5~3微米,对标佳能PLA-300。

【1973年,Canon PLA-300,日本第一台接近式掩模对准器,PLA=Proximity Mask Aligner;接近式掩模对准器】

1978年,电子部45所研制成功JS-3型,4镜头光栅定位精缩相机。

1978年,电子部45所研制成功GK-3A型半自动光刻机,【接触式】。

1979年,电子部45所,GK-4型半自动光刻机,,用于75毫米硅片,1.5微米,接触式。

GK一4型有效曝光面积为中75毫米,预对准精度小于0.3毫米,套刻精度为1.5微米,除需要人工精确对准外,上片、片子传送、预对准、曝光收片,均为自动进行。采用了多点光源,气垫送气,双工位自动找平等技术,大大提高了曝光均匀性和工作效率,各种性能指标都达到了国内先进水平。

1979年,11月19日,上海光学机械厂,JKG-2大面积光刻机研制成功。

【JKG-2,大面积半自动接触式,3英寸,2微米】

1979年,11月20日,电子部45所TF-1图形发生器通过鉴定,技术性能在国内同类设备中居先进水平,是一台功能较齐全、精度高、面积大、实际制版效果良好的设备,为我国的大规模集成电路发展,提供了条件。

1979年,电子部708厂研制出半自动光刻机,2英寸,接触式。

1979年,华中工学院自动对准光刻机,35毫米晶圆,由878厂装备试用反应良好。

1979年,北京地质仪器厂,电子部706厂,无锡半导体设备厂(工艺装备厂)试制出双轴双中心光刻机。

【【【1980年,国内已经引进接近接触式光刻机,佳能PLA-500F,Kasper仪器的2001系列--接触式】】】

https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404528185483067413#_0

《国产光刻机里程碑---(下)1980~2020》

101挖掘机 07-19

投影式光刻机示意图投影式光刻机示意图

1981年,上海832厂,JKG-3,半自动接近接触式光刻机,3英寸硅片,3微米。

【832厂有6种光刻机产品,JKG-1/1A,JKG-2/2A,JKG-3/3A,后来还研制了更高级的,下面说】

1981年,中科院光电所JK-1型半自动接近式光刻机。

【JK-1,加工晶圆直径50毫米,接近式曝光精度3微米,达到或接近1975年佳能PLA-300F机型水平】

1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,半自动接近接触式,3英寸,对标佳能PLA-500F。

【截至1984年,巴统限制3微米技术出口,上海贝岭,中国第一条4英寸3微米线,1989年建成】

1984年,电子部45所研发成功GK—6型远紫外曝光机,经航天23所工艺考核后,1984年底通过鉴定。

【GK—6型,用于3寸硅片,接触式曝光/远紫外曝光系统,最细线条0.6μ,实用光刻线条1μ】

1985年,电子部45所 BG-101 DSW研制成功,4英寸,1.25微米,在中科院上海冶金所、电子部13所进行了工艺验证,通过部级鉴定。

【DSW=Direct Step on Wafer,硅片上步进式直接曝光,属于分步重复(Steppers)步进扫描光刻机,BG-101对标美国GCA 4800 DSW,后来在742厂进行了实用性工艺考核,镜头取得重大突破,可以替代德国蔡司,45所当时还在甘肃平凉,80年代的三线军工单位可谓“极端困苦”,该所在相关文献中也有同样表述】

1985年8月21日,中科院上海光机所 STGK75,1:1扫描投影光刻机通过鉴定,3英寸,3微米。

【性能与美国Perkin—ELmer公司的MicraLign 300型相当,1986年获市科技进步一等奖】

1987年,机械电子工业部向上海832厂下达《半自动接近接触式光刻机》研发任务书,该机为七五重点攻关项目。

1989年,电子部45所,BG-102分步重复投影光刻机立项研发,八五攻关重点,0.8~1微米。

1990年,中科院光电所,IOE1010G,直接分步重复投影光刻机(DSW)通过院级鉴定。

【4英寸硅片,1.5~2微米,对标GCA 1983年出品的6000 DSW 系列,光电所这个机器,投入应用的应该有2台,上海冶金所/北京微电子中心做工艺验证1台,深圳丰德总装交电子部47所上线生产1台】

1991年,电子部45所研制成功,BG-101J分步重复投影光刻机,军品配套。

【军品器件专用IC,项目急需。4英寸/2微米,交北京器件三厂投入生产】

1991年,中科院上海光机所研制成功,STGK100型1:1扫描投影光刻机,4英寸,3微米,国家七五重点攻关项目。

1991年4月,上海832厂的BKJ-100B光刻机通过鉴定。

【BKJ-100B,4英寸,3微米,在北京器件三厂应用,对标日本佳能PLA-501F,应该也是军工配套项目,在这之后,832厂再无新机,1998年划归地方,2000年破产】

1992年,深圳丰德微电子公司1微米分布投影光刻机总装成功,1993年在电子部47所进行了工艺验证。

【丰德微电子是1988年成立的由中科院光电所、电子部厂所、清华、浙大组成的联合体,根据该机生产的时间,应该是用光电所的IOE1010G为基础,给47所去做军品器件,丰德微电子在后来再无成就,搞代理国外产品和二手设备翻新】

1995年,电子部45所,BG-102型分步投影光刻机研发成功,0.8~1微米,八五(1991~1995)攻关重点。

1996年,中科院光电所,0.8~1微米分步重复投影光刻机,通过验收,对标GCA 8500SE。

1996年1月,中科院光电所0.7微米 i 线 365nm 曝光系统通过验收。

【有分系统,无整机】

【新一代封锁又来了---1996年7月,33个国家在奥地利维也纳签署了《瓦森纳协定》,决定从1996年11月1日起实施新的控制清单和信息交换规则,中国成了被联合封锁的国家之一】

1997年6月,中科院光电所承担九五攻关项目,0.35微米光刻关键技术单元项目,有5项合同,主要是光学部分。

1997年10月,电子部45所BG-102型分步投影光刻机样机送交北大微电子所进行工艺验证。

【1997年,45所部分迁建燕郊建立分所,研究室和项目负责人大面积离岗,BG-102项目一度停顿】

1999年1月22日,电子部45所BG-102型分步投影光刻机通过部级验收。

【1999年,全国集成电路“十五”战略规划研讨会召开,当时准备花5年时间,投资200亿元人民币,建两条8英寸半导体生产线。当时有人喊出“必须寻找海外伙伴投资,才可能设法突破《瓦森纳协议》的限制”】

【胡言乱语几句:引进东芝,搞908工程,909工程,三次大规模引进都没能换来技术,反而被国外二手设备冲跨了国内半导体装备市场,面对连续遭遇被国外卡脖子的困境,不是谋求自力更生,奋发图强,反倒是追求更加“开放、合作”,在继续引进的路上永不停歇,国内已经摸到0.35微米的门槛,而当时国外的技术停留在0.13微米有相当长的时间,这次引进,又把自主装备的日程推后了10年】

2000年,电子部45所,BG-105型分步投影光刻机,0.5微米,6英寸,只见论文,未找到成果。

2000年4月,中科院光电所承担九五攻关项目,0.35微米光刻关键技术单元项目,通过验收。

2000年6月,国务院发布“关于加快我国集成电路与软件产业发展的若干意见”【国发2000(18号)文件】,集成电路产业列为重点方向并予以奖励,各路资本蜂拥而来,新一轮的引进开始了。

2002年03月,上海微电子装备有限公司成立,上海电气+上海科技投资+上海工业投资联合组建,作为国内光刻机整机的研发、生产单位。

【据说电子部45所的分布投影光刻机研究室整体合并至上海微电子装备,没找到权威信息来源,但是自此之后,国内其他单位再无分步投影光刻机整机研发的信息】

2002年7月26日,《超大规模集成电路和软件》进入863国家重大科技专项,【国科发计字[2002]249号】,设立了超大规模集成电路设计、自动化领域、100nm集成电路制造装备和材料领域集成电路配套材料三个专项和计算机软硬件技术主题,共计经费12亿,这时,距离863计划的发布,已经过去了整整15年】

2003年8月12日,国务院发布《国务院关于促进房地产市场持续健康发展的通知》(“18号文”),“房地产业已经成为国民经济的支柱产业”。

【这是一个非常有历史意义的时刻,从此地产跃进开始】

2003年,国产装备能支持0.5微米/6英寸生产线。

2006年,国内研制出0.1微米/8英寸光刻机样机2台。

【未找到具体单位】

2006年4月,合肥芯硕半导体有限公司成立,直写光刻设备。

2008年4月23日,国务院常务会议审核通过《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》国家科技重大专项。

【这里有个重大背景:2008年进口芯片1354亿块,花了1295亿美元,超过石油进口金额,之后连续10年,芯片一直是进口产品排名第一位,这时候,真的要下决心投钱了】

2009年3月26日,《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》重大专项启动,计划54个项目,总投资180多亿元:

装备整机15项;

成套工艺11项;

关键材料9项;

关键技术与零部件11项;

前瞻性研究等8项。

【2009年3月26日下午,国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”推进会在科技部隆重召开,科技部、国家发展改革委、财政部、工业与信息化部、中国科学院、北京市政府、上海市政府等专项领导小组成员单位的领导出席会议,科技部部长等领导做了重要讲话,会议的召开标志着“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”重大专项进入全面实施阶段】

2010年,国内未突破248纳米镜头。

这是某国内专利0.35微米镜头的结构布局。这是某国内专利0.35微米镜头的结构布局。

【镜头已经变得极度复杂,物镜包括约30片高精度镜片,且不说结构设计、装配、调节,就那一堆镜片,全球能搞定的也不超过5家】

2017年10月,上海微电子装备研发的90nm光刻机样机通过鉴定。

【文献说193纳米镜头曝光系统是法国一家公司提供的】

以上,就是这些年国产光刻机的历程。

改革开放前中国电子行业骨干企业北京605厂在改开后衰败

北京工业战线上的一颗璀璨的明珠——记北京六零五厂

作者:杨光铎

前言

在北京东南郊化工路北侧,没有高耸的楼房,也没有鲜花盛开的公园,更没有和谐温馨的住宅小区,呈现在我们面前的是一片废旧的厂房,从这些残垣断壁中我们可以隐约的体会到这里曾经有一家不小的工厂,那些残旧的厂房仿佛向我们诉说着他们曾经经历了怎样一段辉煌的历史,那段历史是他们永久不会忘怀的,就像这个工厂一样,虽然它现在不再辉煌,但是我们还是应该永远铭记他的名字——北京六零五厂。

北京605厂,于1960年5月第一个出生在北京东南郊化工路的北侧,是由北京市玻璃总厂自行开发以硅产品为特色、品种齐全的生产电子基础材料的工厂。40余年,它为北京乃至全国电子工业的发展不断的提供了新的产品、新的工艺,完成了多项军工科研高精尖电子材料的攻关。在全国大规模集成电路会战、光导通讯纤维会战、手表集成电路会战及毛主席水晶棺大会战中均做出了优异的成绩,受到了全国科技大会的表彰,还受到了有关部门的多次嘉奖。国家科委为此还将北京六零五厂定位光纤及大规模集成电路所需石英玻璃制品的龙头单位、定点企业,轻工部科技司军工办也曾多次拨款支持开发手表电路及其他为军工产品服务的电子基础材料,六零五厂的职工没有辜负国家部委领导的希望,均以丰硕的成果予以了回报。据资料及实物记载,仅从1978年至1985年,六零五厂就曾获得国家科学大会嘉奖、国家质量银质奖章、科技成果二等奖、三等奖、部颁优质奖、市颁优质奖、市颁名牌产品奖、优质产品奖及企业管理、文明建设奖等各种奖励50余项。

辉煌的成就,灿烂的光环已经成为历史。但是在今天我们要一起回味北京六零五厂成长的历程,细细的品味这其中的酸甜苦辣,与时代一起谨记曾经为国家做出诸多贡献的这片土地,这个优秀的群体,这种优秀的精神。希望我们以后能够借鉴前辈们丰富的经验,学习他们扎实的业务水平、努力拼搏的气势、无私奉献的思想,创造出一段更加辉煌的历史,谱写出一段更加优秀的六零五乐章。

 

第一章率先推开硅世界的大门

如今的时代是一个信息的时代,各种各样的信息都通过各种方式、各种渠道快捷的传递到我们手中,而这传递信息的载体,各种各样的设备是不被人熟知的。我们耳边听的最多的就是电脑的中央处理器(CPU),比如英特尔的酷睿双核,中国的龙芯一号、二号等等,它们是处理各种信息最核心的部分,由于他们都是由半导体元素——硅制作而成的,所以很多人都把现在的时代称为硅时代或者半导体时代,是目前世界上正在兴起的第四次工业革命的一个重要方面。而半导体工业的基础支撑性产业则是不被人所熟知的石英玻璃产业。

石英玻璃(二氧化硅玻璃)是一种简单的氧化物玻璃,二氧化硅(SiO2)含量可以达到96%~99.999%以上。按纯度分为高纯、普通和掺杂三类。可制成管、棒、板块和纤维,可加工成各种形状的器皿,也可切割、研磨、抛光制成光学零件。它是微电子、信息、核技术、航天、兵器等高新技术产业不可缺少的材料。

也正因为如此它有如此之多的应用方面,而且是第四代工业革命的一个重要方面,在中国大地上才会诞生一个有着传奇历史的石英工厂——北京六零五厂。

1958年5月1日,民主德国援建的北京市玻璃厂(新厂)开工典礼之后,时任厂长肖映率领一批工人技师、高级工和玻璃厂的传统技术力量——北京工业学校中专毕业生,以及当时各大院校下放到北京玻璃厂的大学本科生及助教,在玻璃新厂的东南角,搭棚盖房,开始了从事石英产品生产的研究工作。

先前,当肖映在德国实习的时候,他发现德国有赫尔劳斯的石英,有蔡司的光学玻璃,他用自己前瞻性的眼光看到了这个行业的前景,以及对未来产业的影响,所以决定回国后发展我们国家自己的石英产业。这样,在北京玻璃厂新厂的东南角上便出现了605的前身——北京玻璃厂石英车间。

当时一无厂房、设备,二无技术图纸、技术资料,但是他们凭着为国争光的觉悟和科学的态度,依靠我国水晶资源丰富的有利条件,齐心协力,自力更生,奋发图强,艰苦创业,为早一天拿出国产的石英玻璃,夜以继日,反复实践,在失败中一次又一次的顽强探索,终于研究生产出了不透明石英玻璃的生产工艺,继而又于1958年10月试制成功了我国第一根透明石英玻璃管,成为我国石英玻璃工业的奠基者,填补了国家的空白,聂荣臻同志曾见到这支石英玻璃管并对此予以高度赞扬。

在研制石英玻璃的初期,肖映还组织了有关人员在加工车间的四楼(刻度工段),试图在电炉中用已成型的烧杯、烧瓶经过培烧到其软化点,通过技术处理,将已熔融的烧杯中的碱金属硼及其他杂质析出。处理后的产品体积确实小了,碰撞的声音也更接近纯硅产品的声音了,但是经过分析化验,仍达不到石英玻璃的水平,只能被称为高硅氧玻璃。

在研制期间,他们首先从最低级的产品研究开始,用碳棒炉的方法生产纯度不太高的无底坩埚(俗称大弯头)和石英瓦圈,供玻璃池炉和坩埚炉净化玻璃熔液用,生产大缸、大球及化工生产所需的容器及蒸馏装置等等,满足了化工工艺的需要。后来,他们又采用真空电阻炉来生产光源用石英玻璃,最后他们采用了高频法拉管(该法已经类似于某些现代的生产工艺),最终生产出了我国第一根透明石英玻璃管。

随着电子工业和国防科学的发展,高频拉制的工艺远不能达到要求,设备复杂,原料消耗大,只限小直径的产品的生产等缺点日益突出,随着60年氢氧站的建成,他们便开始了气炼管的试制和生产,并且在国内首先试制成功,此法后来也成为了605厂的主要生产工艺。

在605厂突破了石英生产之后,他们就开始尝试四氯化硅(SiCl4)的生产。四氯化硅(SiCl4)是用硅铁加氯气通过钢塔、不锈钢塔、石英塔等一系列的过滤提纯后,硅的含量就可以达到99.9999%~99.999999%的纯度,然后就可以通过还原炉制作硅多晶了,在当时,世界上只有丹麦的托普森和中国的605采用四氯化硅(SiCl4)还原多晶,其他的地方大都采用三氯氢硅来还原多晶,进而他们又研发生产单晶硅,因为当时的生产技术条件有限,坩埚小,单晶炉也很小,产出的单晶直径也只有10~20毫米。之后他们又相继建立了切割、研磨、抛光、外延、器件等生产线。

加上水力、电气、氢氧站、配电站等全套设施,在1960年4月,正式由石英车间改为分厂建制,称为“四分厂”,1960年5月,正式改称为北京605厂。

北京605厂的建立是在玻璃厂、一轻局及市委领导同志亲自关怀扶植起来的一个硅产品品种齐全,原燃动力配套的一个中型地方国营企业,是很不简单的。它的建立标志着北京电子工业基础材料摆脱了封锁和进口,起步时间大体生和日本相当,正式形成了自己的电子工业基础材料基地,为国家有关部委提供了有关标准及封样,对社会的科研应用提供标准,为各个器件厂家提供技术材料保证,使北京市乃至全国尽早的走上了硅工业之路。

 

第二章加速了信息时代的发展

现代科学创造的奇迹之一,是使光像电流一样沿着导线传输。不过,这种导线不是一般的金属导线,而是一种特殊的玻璃丝,人们称它为光导纤维,又叫光学纤维,简称光纤。

1975年,一位爱国侨胞委托归国大使为国家有关部门带回了一段约300mm长的成品光缆,供有关部门研究。中央有关部门和国家领导,根据这一信息,于1975年12月3日至8日,在武昌召开了激光光导多路通讯会议,会上,北京605厂被吸收参加到全国会战小组并接受了研究光通讯纤维所用的高纯无OHˉ基离子的石英玻璃的试制项目。

1976年2月4日,邮电部科技局和北京市科技局又一次召开会议研究光导纤维激光多路通信系统的研制会战,参战会议的有:

605厂接受任务后,率先研究了等离子法,并加工出了高纯石英坨,拉制成丝,形成光导纤维,俗称裸体线。与此同时,通过气象沉积的方法,采用605厂研制的高频石英管做外皮,高纯四氯化硅(SiCl4)作气象沉积的内芯,拉制成丝,有其他单位塑制涂敷,与电信局研制出的端机连接,在北京师范大学通过了由北京市科委组织的52米及100米的短距离通讯实验。实验结果表明,除了距离尺寸有较大差距外,光纤其内在指标,电信局的端机都符合指标,唯一的缺点就是距离太短,1976年,北京市委内部刊物《北京工作》对这一实验做了详细的报道。

为了使光纤能达到中试及工业化生产的水平,北京市科委指出,605厂应集中精力研制光纤用石英管,所以605厂将当时已经进行小规模实验的气象沉积设施、管材、人员、原料、设备等移交给北京玻璃研究所继续研制,而605厂将主要精力用于光纤石英管的配套研制,并在1978年成功突破了QD综合法的科研攻关实验,为工业化的规模生产光纤用石英管创造条件,这也是石英生产工艺的又一次革命,填补了国内空白。QD综合法工艺的突破为大规模集成电路配套用石英玻璃器材的批量生产奠定了良好的基础,这次工艺的突破不仅社会效益显著,就是对使用单位的直接经济效益的提高也是非常可观的,如φ100毫米以上大口径石英管制造的外延扩散管(器件工艺不可缺少的一道工序,属于高值易耗品),当时全部靠进口,每支1000美元,而605用QD综合法生产的同样标号φ100毫米扩散管各项技术指标不仅合格而且价格还仅仅只有人民币1000元。(无锡742厂采用)。

为此,北京市科学技术委员会、国家建筑材料工业部、国家轻工业部联合组织对该项工艺进行了鉴定①,肯定了这一成果。北京市人民政府对这项职务发明给予企业和有关人员国家科技成果二等奖的奖励(见证书)。

国家科委经过慎重调研,确定北京605厂为光纤通讯用石英玻璃管的会战生产基地和全国大规模集成电路会战、半导体用石英玻璃仪器及其配套产品研发基地,并一次性拨款3000万人民币,要求引进必要的国外技术和设备,完善QD综合法的生产配套。在计划经济的体制下,605作为一个非国家科委直属、地方国营的企业,能够一次性得到这么多的拨款,靠的就是605厂的实力。

605厂也没有辜负国家的重托,经过职工的努力,引进并消化了国外有关设备和技术,QD综合法生产线,也由过去一台套变成了10台套。现在所生产的光纤用石英玻璃管,一根管便可拉制几百公里乃至上千公里的光导纤维,而其质量也与美国GE公司、德国赫尔劳斯的产品持平。配套光纤用石英管材的内在质量及内外径尺寸要求都是极为严格和苛刻的,一根棒拉的光纤越长对其质量品质要求的越苛刻。否则一根几百公里乃至上千公里长的光导纤维怎么能保持在一个标准的水平之内呢?这也是一般企业技术难以达到的,所以现在这种生产工艺只有中国、美国、德国三个国家拥有,而且站在同一平台上。

就是现在,在中国能够生产如此质量的光导纤维用石英玻璃管的企业也只有605厂,它填补了国内的空白,同时也使我国光导纤维用石英玻璃管的制造工艺与世界站在了同一个平台上,也使石英玻璃在中国的应用有掀开了一个新的篇章。

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本文话题: 科学 政策 改革开放

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