中国芯片往事:扎根骊山靠手工打磨 清华系成资深玩家

摘要

【中国芯片往事:扎根骊山靠手工打磨 清华系成资深玩家】经历了数个“芯”年,通过上游的芯片制造,和下游应用市场的叠加,中国的半导体全产业链布局正在逐渐崛起。根据西南证券的研报,国内的芯片制造企业目前已拥有一定的代工优势。(财经天下周刊)

  一切的一切,要从集成电路的诞生讲起。

  67年前,集成电路(Integrated Circuit)的概念初次在美国被提出:将晶体管、电阻、电容、电感等元器件集成在面积微小的平板上,便构成了集成电路。而芯片则是半导体元件产品的统称,也是集成电路的载体。

  在概念提出七年后,美国德州仪器公司的研究员基尔比将锗晶体管芯片等元件焊在玻璃板上,并成功输出了正弦波曲线,世界第一块集成电路由此诞生。

  从骊山脚下开启的自主研发“芯”路

  在集成电路概念进入中国前,国内研究人员一般将集成电路称之为“固体电路”,由于资源有限,起初设计的固体电路只能从电子计算机布尔代数中最基本的电路做起。即便如此,第一代科研人员仍然开辟出一条自主研发的通路。

  1957年,北京电子管厂半导体实验室成功研发出锗晶体管;在接下来的一年内,中国科学院微电子所又生产了中国第一批锗合金高频晶体管,这批晶体管后应用于“109乙机”上,也就是我国第一台自行研制的晶体管大型通用数字电子计算机。

  当时间走到1959年,随着一位学者学成归国,集成电路的概念也随之正式进入中国。

  那年春天,北京大学物理系迎来了这位名叫黄敞的归国博士。出身于知识分子家庭的黄敞于40年代在清华大学获得工学学士学位,后又前往哈佛大学读博深造。毕业后,黄敞在美国雪儿凡尼亚半导体厂的先进工程部任职,研究晶体管制作工艺和抗辐射集成线路,并获得了10项专利。

  彼时,中国“两弹”事业正在紧锣密鼓地筹备当中。受到钱学森等前辈归国的鼓舞,黄敞毅然选择以环球旅行的方式回乡,并在归国后在北京大学任教,迅速开始科研工作。此时,美国仙童半导体公司已成功开发出第一块硅集成电路。

  但中国的科技自主研发之路,从不甘居于人后。1961年初,国内提出“0515”微型电路研制项目;当年,项目组就已研制出了中国第一块锗集成电路,并于1962年开始硅集成电路的研究。

  由于硅材料研发和器件工艺均不成熟,项目组采取分工协作的方式,将核心技术分为5个课题,由物理所负责研发硅外延技术、光刻及蒸发技术,而计算所则需要攻克硅氧化及扩散技术。

  当年7月时,物理所已研制出国内第一块硅外延片,经过在成都西南无线电器材厂的多次试验,成功突破了硅集成电路的第一个门槛。三年后,该所又成功开发硅集成电路用的介质隔离新技术。

  黄敞博士曾撰文回忆这段经历,感慨于中国微电子技术的崛起,“对锗集成电路和硅集成电路的研发,为国内微电子事业打下了先行基础。”

  1960年,中国仿制的第一枚近程导弹发射成功。但由于射程较短,技术上的限制将制约于未来原子弹、氢弹的发射。为了提升载体火箭的推力和速度,国家开始计划研发安装于火箭上的弹上微型计算机。

  1965年,现中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所的前身,代号“156工程处”的中科院微电子研究所正式组建,有研发大规模集成电路经验的黄敞便受命加入研制团队。

  团队的研发成果令人兴奋:工程处成立仅一年,中国第一台自主设计、自主研究制造的集成电路空间计算器便于北京面世。

  无线通信芯片开发公司展讯通信的创始人、曾经“156工程处”的学生武平转述工程处科研人员的回忆:“在没有高精密器件的情况下,工程师们只能用锯子切下硅片;而这些精密的半导体元件,便是在这一片片手工打磨的硅片上制作而成。”

  四年后,“156工程处”迁至陕西临潼骊山脚下,继续在航天微电子领域展开紧锣密鼓的研究。骊山位于陕西省西安市临潼区,容纳千万兵马俑沉睡,也担当中国“三线建设”生产力战略转移的根据地。“156工程处”作为当时顶尖的研发机构,则拥有国内一流的技术设备。

  现担任华润半导体公司董事的萧硕曾是711所的研究生,他回忆说,受国际因素限制,当时无法使用最先进的4英寸生产线;但在国内仅有的共3条3英寸生产线中,就有1条在“156工程处”。