科技創新正成為許多人關注并為之實踐的時代命題。在重慶永川，有這么一個載錄科技創新典范的中國集成電路創業史陳列館。
集成電路被譽為“現代工業的糧食”。一個集成電路創業史陳列館建在重慶永川，彰顯著它在中國集成電路發展史上的重要地位。
那么，重慶永川跟中國集成電路發展有何淵源？中國集成電路早期創業都經歷了什么？筆者走進陳列館，帶你回望那一段艱苦卓絕的奮斗歷史。
基礎薄弱，國際封鎖，第一只半導體鍺合金晶體管破繭而出
新中國成立以前，我國電子工業極其薄弱，僅有十余家電子設備維修工廠。新中國成立后，雖然整頓擴建了一批老廠，并自主規劃建設了一批骨干工廠，但以美國為首的西方發達國家對我國實行軍事、經濟和技術封鎖，使當時中國科技發展環境十分惡劣，科技研發百廢待興。
1956年，中共中央召開知識分子問題會議，發出“向科學進軍”的偉大號召，這也是新中國科學技術發展史上的重要里程碑。
據陳列館里的資料顯示，在周恩來總理的親自主持下，我國第一個長期科學技術發展規劃——《1956至1967年科學技術發展遠景規劃綱要》于1956年制定完成并頒布實施，其中把發展半導體技術列為我國國民經濟建設重點項目、國家新技術四大緊急措施之一。由此，我國也正式拉開全面開展半導體科學應用研究的序幕，一支支科研勁旅參加奮戰創業！
“在我國集成電路早期研究發展歷史上，主要有三支隊伍進行技術攻關，一支是中科院物理所、半導體所，一支是河北半導體研究所、四川固體電路研究所，一支是中科院冶金所等。”參與陳列館籌建的王守祥同志介紹說。
1956年，國家第二機械工業部十局決定將華北無線電器材聯合廠中心試驗室，改為二機部第十一研究所（簡稱11所），并選派11所半導體研究室的科技人員宋秉治、常振華、鄧先燦、謝國璋、顧泰等同志，與中科院物理所及全國多家院校的半導體學者、專家、有關科研人員組成協作組，在北京華北無線電元件研究所聯合開展鍺提純、鍺單晶拉制、鍺合金管和晶體管電路等研究。
據了解，該協作組由王守武、武爾楨、吳錫九、成眾志等同志領導，歷時三個多月苦干，經過三十多次艱難探索與試驗制作，終于在1956年11月成功研制出我國第一只半導體鍺合金晶體管，開啟了我國半導體工業的新紀元。
沒有技術參照，一切從零起步，第一塊鍺晶體管和第一塊硅晶體管微組裝集成電路艱難面世
時間的指針轉到1961年，這一年，既是收獲之年，更是艱苦卓絕的奮斗之年。
1961年初，中國科學院物理所接到微型電路組件研制任務，這是當時我國第一個微型集成電路研究項目，主要用于計算機制造上。
由于該項目技術難度大，中國科學院決定由物理所固體電子學研究室和計算所半導體室聯合研制，并成立了20多名年輕技術人員組成的研究組，由白元根任組長，沈士剛任副組長，吳錫九、黃敞任技術指導。
當時，我國正處于三年困難時期，科研環境和生活條件都非常艱難。但是在接到任務后，沒有人叫一聲苦，大家都以飽滿的精神、戰斗的姿態投入到工作中，攻克了一個又一個的技術難關。
根據黃敞和白元根同志的回憶材料，研究組一開始就遭遇兩大難題：一是沒有找到國外關于微型固體電路方面的文獻、資料和樣品。二是當時國內只能做出鍺晶體管而不能做硅器件。此外，研究組人員都很年輕，科研經驗不足，雖然有吳錫九、黃敞二位教授指導，但他們也沒有做過這種項目，一切都是從零起步。
不過，困難并沒有嚇到他們。憑借著滿腔熱情和一定要攻克微小型化集成技術的決心，他們積極探索工藝路徑，確定研制方案。經過近一年的艱苦奮戰，各專題組分別完成了材料選擇、元器件芯片制造、電路設計、組裝及測試技術等工作；隨后經過多次測試篩選基片后進行全加器電路組裝互連，最終做出了兩塊合格的微組裝集成電路。
我國第一塊鍺晶體管研制圖
這是我國自行研究成功的第一塊鍺器件微組裝型集成電路，它所采用的技術方案及技術水平與1958年9月美國誕生的世界上第一塊集成電路電路基本相同。特別值得提及的是，我國第一塊鍺器件微組裝型集成電路比美國僅晚三年。
后來，還誕生了我國第一塊硅器件微組裝型集成電路。1961年，在中科院物理所工作的王守覺獲悉美國發明硅平面器件與固體電路的信息，毅然決定終止正在進行并取得了一定結果的硅臺面管研制工作，集中半導體研究室力量研發硅平面工藝，并于1963年底完成了五種硅平面器件（低反向電流二極管，PNPN高靈敏開關器件，高速開關晶體管和兩種高頻晶體管）的研制任務。
在此基礎上，1964年，王守覺帶領團隊研制成功我國第一塊硅晶體管微組裝集成電路。這是第三代電子計算機普遍采用的一種稱為阻容耦合門電路。它是制作在硅片上的有6個晶體管、7個電阻和6個電容共19個元件組成的電子線路，電路封裝到比西瓜子還小的管殼里。
團隊齊上陣，攻堅又克難，研發出第一塊硅氧化物介質隔離型DTL與非門單片集成電路
由于硅平面工藝的先進性，此時我國也還有另兩支隊伍在積極攻關，一個華北半導體研究所，一個是中國科學院冶金所。其中，華北半導體研究所是我國第一個專業半導體研究所，于1960年6月在北京成立，1963年搬遷到河北石家莊，由武爾楨擔任總負責人。
華北半導體研究所科研樓舊址
1962年初，時任華北半導體研究所固體電路預研組組長的許居衍同志提出《固體電路預先研究可行性研究報告》，主張緊跟世界先進技術，進行硅材料為基底的“單片硅平面工藝”技術研究，并圍繞計算機所需門電路的“數字電路”為突破口，以“硅平面二極管、三極管組件”作為起步點。由此，他們在硅外延平面型晶體管組件制造技術方面取得了突破性進展。
到1964年中期，為了進一步加強集成電路技術研發力量，決定組建一個專業研究室，并責成第八研究室技術主任顧泰同志負責籌建。陳列館資料顯示，當時參與籌建工作的還有八室黨支部書記邵性廉、政治助理羅序銓、技術助理徐發明等。
經過積極籌備和人員擴充，很快正式組建了以顧泰任主任，李鐵映任副主任，羅序銓為黨支部書記，許居衍任課題組長，徐發明為團支部書記兼技術助理，有張家棟、楊步儀、王龍興、路民峰、王才善、崔明慶、蘇萬市、王立模、吳玉行、王鳳秀、金珍娣等一大批技術骨干組成的專業集成電路研究室，又稱第五研究室。
剛剛成立的五室很快投入到配合北京計算機研究所研發微型化計算機的國家重點任務中。為了更好完成任務，全室領導、班組長、技術員、一般員工等所有人，一律上科研一線。其中，顧泰蹲點測試組抓設計，李鐵映的身影則更多出現在隔離磨片工藝間，許居衍到擴散組較多。研究也得到了其它室配合，如六室指定專人配合隔離工藝研究，七室指定專人負責封裝研究，金工車間的師傅更是隨叫隨到。研究人員還經常利用休息時間與朋友、同學討論工藝、設計、設備等問題，在技術上相互啟發。
最終，經過半年時間攻關，1965年6月，第一塊單片集成電路正樣樣品正式出爐。
然而緊接著，困難又出現了。按所里有關規定，所有集成電路鑒定成果須經初樣、正樣、設計定型幾個階段。但在定型前一個多月，五室被告知有一批單片集成電路樣品不能正常使用。而此時顧泰主任已外出參加“四清”運動，怎么辦？
副主任李鐵映當機立斷，派出專業人員了解情況，并很快查明問題產生的原因。當時得出分析結果已是深夜，李鐵映在聽完情況匯報后，當即決定仍按原計劃完成設計定型鑒定。次日一早，李鐵映召開決戰動員大會，給全室人員加油鼓勁。
隨后，張家棟負責的制版組成員們開動腦筋，在顯微鏡下直接對原母版相應的位置進行了修改，第二天就拿出了光刻用版。流水線24小時連軸運轉，流片到哪里，那里的工作人員馬上投入工作。李鐵映更是每一個關鍵工藝都要到場督戰。
硅氧化物介質隔離DTL與非門單片集成電路圖
在大家的共同努力下，經過一個多月奮戰，五室連續五批做出了300多塊電路，成品率達33.6%，大大超過10%的指標，按時完成了任務。1965年12月25日至28日，華北半導體研究所第三屆科技成果鑒定會召開，李鐵映做了LCDTL(型號GT-31)產品設計定型鑒定提請報告。在這次會議上，第一代由我國自行設計，可供多種計算機和各種數字領域使用的硅單片GT31單與非門電路和GT30等24項硅器件通過了鑒定。
據了解，這是我國第一塊可實用化的硅氧化物介質隔離型DTL與非門單片集成電路，僅比日本晚10天。由于該項成果的完整性和技術成熟度都比較高，在當時產生了重要的影響和技術推動作用，使中國真正跨入了硅單片集成電路發展的新階段。
因陋就簡，反復試驗，探索出第一塊ＰＮ結隔離硅單片DTL門電路
筆者在陳列館了解到，中科院冶金所是中國硅單片集成電路研究發展歷史上另一支值得記憶的研究隊伍。
1965年7月，位于上海的中科院冶金所成立了以徐元森為組長，趙彭年、蔡慕光為副組長的半導體集成電路研制組。7月15日，徐元森帶領12位科技人員到上海元件五廠五車間開啟技術攻關。同時，該車間也派出了錢學儉、徐治邦、陳麗珍等技術人員和工人參與。
其中，中科院冶金所的12位技術人員中，趙彭年、林宗奎、幸勇在制版組，負責集成電路設計和制版工藝，陳均珊負責硼擴散，章宏睿、沈國雄負責磷擴散，喬墉負責真空淀積鋁引線。其他同志分別負責測試、光刻、切片、磨片、拋光、去離子水制作等工藝。徐元森組長負責全面協調管理，重點抓光刻工藝和擴散工藝。
實際上，研制組的同志并沒有見過集成電路的實物，只是憑一些國外技術雜志上公開發表的資料，試著設計了DTL與非門電路，并根據自己對資料的分析研究，繪制了版圖。開始時，他們制作PN結隔離工藝采用硼酸三甲酯擴散源（即P型擴散源），在溫度1200℃條件下，讓P型雜質穿透N型外延層，把外延層隔離成一塊塊“孤島”，以便制作晶體管、電阻。結果很不順利，主要是因為溫度、氣流、擴散源濃度掌握不準，試驗了很多次，仍然沒成功。不過，大家并沒有氣餒，經過近半個月摸索、計算、反復試驗，最后得到一套成功的PN結隔離工藝參數。
類似這種情況，在各工序都碰到過。包括基區擴散、發射區擴散、真空鍍膜、光刻等等，都是邊試驗邊總結，逐漸取得滿意的結果。大家沒日沒夜地干，各工序終于摸索出了一整套適應當時工藝條件的工藝技術參數。徐元森組長對研究工作最為操心，付出心血也最多。常常是哪里有問題他就出現在哪里，隨時與技術人員、工人一起研究、試驗、討論，甚至到了廢寢忘食的地步。
特別值得一提的是，當時的制版工藝比較簡陋，繪圖用的是普通計算紙（毫米方格紙），然后用針刺在繪圖紙上，再用墨水描成黑白圖形。第一次縮小用的是普通制版照相機，精縮用的是自制的專用精縮機，感光片用的是自己制作的柯羅甸板（棉膠濕板）和“超微粒干板”。這些感光板是用1.2毫米厚的玻璃片作為基板，涂布感光乳劑制成的，隨制隨用。這種方法制成的掩模，精度都不太高。所以，1965年中科院冶金所試制的第一塊PN結隔離的集成電路的最小間距尺寸為25微米。
如今，國際上最小間距已達到0.007微米，雖然和當時差距之大，但以徐元森為首的團隊花費精力不少，大家因陋就簡，經過兩個多月奮戰，終于在1965年國慶節前夕研制出了我國第一塊PN結隔離型硅單片集成電路樣品。
多方力量集結，自身創造條件，研制出第一塊大規模集成電路
集成電路的研制其實是一個持續攻關的過程。1967年初，基于對國際集成電路技術發展趨勢的把握，以及其對國防建設和國民經濟建設的重要性考慮，國家有關部門決定建立一個集成電路專業研究所，進一步加強技術研究。
經過選址，很幸運，這個研究所選在重慶永川，名叫四川固體電路研究所，這是我國第一個集成電路專業研究所。
根據上級機關部署，華北半導體研究所先后派出武爾楨、陳萬鎰等黨政領導和畢克允等部門同志，到永川籌備四川固體電路研究所建設。兩年后，1970年3月25日，以華北半導體研究所第五研究室和第十研究室03課題組（新器件組）為專業主體，連同其他配套人員約360名職工和部分家屬組成浩浩蕩蕩的隊伍，啟程來到重慶永川。
然而，搬遷初期，基本建設尚未全面完工，又恰逢重慶永川大旱，蔬菜嚴重缺乏，甚至一度連生活飲水供應都很困難。
四川固體電路研究所第四研究室科研樓舊址
沒有條件就創造條件！為解決生活困難，干部職工自己建豆腐坊、掛面坊、蜂窩煤站。沒有科研設備，他們就利用通用設備、儀器，不斷摸索改造，制成專用科研設備。工藝加工間的水磨石地板粗糙不符合凈化衛生要求，他們就自己動手打磨地板，每人雙手各抓一塊三角磨石，來回不停地磨，蹲累了就墊塊泡沫板坐著磨，甚至跪著磨，不少人手上起了水泡，戴上手套繼續磨，直到過關。
此外，當時所里還舉辦英語、日語、半導體物理、集成電路工藝等課程學習班、工人大學等，請國內外專家作學術報告，并創辦中國第一個集成電路專業期刊《微電子學》，鼓勵技術人員參加技術方案討論，一時學習和競賽氛圍濃厚。四川固體電路研究所第一研究室在室主任李鐵映的帶領下，建立了“鋼鐵流水線”和“三八流水線”兩支隊伍，通過開展科研競賽，攻克了多項工藝技術，并建立了符合我國國情的ECL10K系列集成電路工藝規范。
第一研究室取得的成果只是四川固體電路研究所的一個縮影。全所干部職工懷著“一定要把三線建設好”的飽滿熱情，努力拼搏，獲得多個“第一”。如1972年，成功研制出我國第一塊PMOS型大規模集成電路（集成度1084個元件/片），標志著我國集成電路技術開始進入大規模集成電路技術領域。
聲明：本文轉載自傳感器專家網，原文連接https://mp.weixin.qq.com/s/D2_y-BV8J2ndM_7XwKBU0g
