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在确定晶体管参数时,团队遭遇 “国产材料限制” 难题。上海硅厂提供的单晶硅片,杂质浓度比国外标准高 3 个数量级,导致晶体管的漏电流超标。老唐带着团队用算盘计算杂质分布对阈值电压的影响,发现当栅氧化层厚度从 1 微米增加到 1.2 微米,漏电流可下降 40%。“就像给晶体管穿件厚外套,” 他在实验日志中画下氧化层结构,“虽然速度慢了,但稳定性过了关。”
更严峻的挑战是集成度。国外同期芯片集成度已达 6000 只晶体管,而老唐团队受限于 10 微米的光刻精度,只能在 3mm×3mm 的硅片上排列 1200 只晶体管。“那就聚焦通信核心功能,” 老唐圈出 “调制解调” 模块,“让每只晶体管都当通信兵,不养闲兵。” 这个 “精准集成” 策略,让芯片面积缩小 40%,却在逻辑设计上增加了 37 条跨层连线。
三、光刻室里的微米战争
11 月,团队在 “红旗 - 2 型” 光刻机上进行首次光刻试验。当紫外光透过掩膜版,在涂有国产光刻胶的硅片上曝光,显影后却发现线条边缘模糊。小陈用显微镜观察,发现是掩膜版的铬膜厚度不均,“就像用毛玻璃当窗户,” 他举着透光率不合格的掩膜版,“得自己做掩膜。”
老唐带着团队改造钟表厂的精密磨床,用金刚石刀在石英玻璃上手工刻制掩膜图形,这个源自上海手表厂的微加工技术,让掩膜精度从 15 微米提升至 8 微米。11 月 20 日,当第 7 次光刻试验成功,硅片上清晰的晶体管阵列在台灯下泛着微光,老唐发现小陈的食指上缠着纱布 —— 那是刻制掩膜时被玻璃划伤的。
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