沙河北京半导体器件研究所,我国的光刻机的摇篮

文摘   2024-06-26 07:50   北京  
本篇部分图片来源于器件所老职工焦延昌、唐俊生两位先生

六七十年代,中国的半导体工业仅次于美国,领先于韩、台、日。1979年上海元件五厂和无线电十四厂甚至成功仿制英特尔公司1974年推出的8080CPU,比德国仿制成功还早一年。打造了从单晶制备、设备制造、集成电路制造的全产业链,基本不依赖国外进口,中国以一国的供应链去追赶整个西方发达国家联盟的供应链。

九十年代,“造不如买”短平快的思想占据上峰,一大批企业纷纷以“贸工技”为指导思想。产业抛弃了独立自主,自力更生的指导方针,盲目对外引进。没有顶层设计,中国的集成电路在科研,教育以及产业方面出现了脱节,中国独立的科研和产业体系被摧毁,研发方面单打独斗,科研成果转化成产品的微乎其微。产业在硬件上沦为组装厂,为外资企业提供廉价劳动力;在软件上围绕国外制定的技术标准和技术体系马首是瞻,软件工程师转变为廉价的码农。


1956年,我国第一只晶体三极管诞生,中国进入半导体新纪元。此时距离贝尔实验室研发的世界上第一只点接触三极管已经过去了9年。1958年我国第一枚锗晶体管试制成功。


1961年我国第一个集成电路研制课题组成立。1962年我国第一代硅平面晶体管问世。

1965年,我国第一块集成电路在北京、石家庄和上海等地相继问世。其中包括中国科学院半导体研究所、河北半导体研究所(简称13所)、北京市无线电技术研究所(简称沙河器件所)等。

     光刻机被全球业界人士们称为“工业皇冠明珠”。而事实上,中国科研和工程人员们也都有志在未来,从“工业皇冠”上拿到这颗“明珠”。今天,让我们走进最初的光刻机时代,顺着时间脉络,找出中国光刻机发展的历程。

     2020年开始,举国都在关注华为芯片问题,为国产芯片担忧时,但很少有人知道,位于北京城以北的昌平区沙河镇,有一个上世纪60年代,国内最为先进,集研发和生产单晶硅及集成电路为一体的企业~北京无线电器件厂(半导体器件研究所)。建国后的第一代芯片人就是在这里为国家半导体科技事业的发展做出过不可磨灭的贡献。北京无线电器件厂主要产品是集成电路,电子仪表仪器,隶属北京市电子工业办公室。设有集成电路计算机制版中心,集成电路研制室,集成电路高技术研制室,半导体材料和理化研究室。

     1977年,我国最早的光刻机-GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。

      1978年,1445所在GK-3的基础上开发了GK-4,但还是没有摆脱接触式光刻机。

      1981年,中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。

      1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年。

      1985年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。


沙河器件所             
北京无线电器件厂,坐落于沙河镇展思门路4号,北京1031信箱,沙河人习惯称它为“器件所”。


1949年解放后,在河北正定的华北大学2万多名师生随党中央迁往北京,这些师生的住房问题一时难以解决,只好分散到北京郊区,华北大学工学院被安置在昌平县沙河镇东一村东北。华北大学工学院迁京后,独立发展为北京工业学院,即今北京理工大学。

1961年,华北大学撤销建制。

1962年,昌平师范学校与延庆师范学校合并后,迁到沙河镇原华北大学工学院的校舍内办学。

1963年1月,北京市人民委员会根据半导体技术的发展趋势,决定在北京建设半导体器件研究所。抽调了北京电工研究所中半导体器件研究室(第四研究室)与半导体测试仪器研究室(第六研究室),组建北京无线电器件厂。


该厂最初规划选址在马连道北京光学仪器厂内。经过调研,场地面积太小,又靠近钢厂,灰尘太大,不适合半导体生产工艺的净化环境要求。最后把位于昌平县沙河镇的原华北人民大学校舍划归该厂。

经北京市委书记刘仁批准,拔出90万美元的外汇,从日本引进了购置一批先进设备,有光刻机、扩散炉、真空镀膜机、封管机、大型制版照像机、晶体管测试仪等进口设备,在当时国内处于优势。

国防科委十院拨款180万元人民币,同时转让13所器件产品工艺。

北京市投资250万改建该所基本设施,对原校舍进行改造,北京市工业、城建、市政等8个局投入工程建设。参照国外资料将南楼改建成净化厂房,当时在国内居领先水平。1964年5月,净化厂房竣工。


1964年12月,管芯生产线搬迁入住沙河新厂,正式投产,年设计生产能力200万只。产品有:硅整流二极管、硅低/高频三极管、功率开关管、锗三极管及单晶切、磨、抛和管壳等。


北京无线电器件厂投产后,于1965年10月,试制成功1/10000精度的晶体管数字电压表。1965年12月,试制成功我国第一颗DTL单门集成电路。试制成功ECL集成电路,型号为BG801/803/805。

1965年,参与清华556型,112型电子计算机的联合研制,提供了一大批器件。

1966年,试制成功TTL集成电路。

1967年,改名为北京半导体器件厂。

1968年7月,ECL电路设计定型。

1968年,抽调部分人员,组建北京半导体器件二厂(后来的骨干单位)。

1969年8月,ECL电路生产定型。

1969年底,以器件所为首,组建了北京市半导体器件总厂,下设9个分厂。

1970年,ECL电路投入批量生产。

1970年,抽调部分人员设备,赴怀柔建设701厂。

1978年,改名为北京市半导体器件研究所。占地约13万平米,职工800多人。


1985年,器件所与新加坡卓越公司合资组建北京麦克菲精密电子工程有限公司,主要生产 IC 塑封模具和精密电子部件产品,投产后返销出口。


六十年代的器件所


北京无线电器件厂兼有研究所性质,与想象中的传统生产型企业有所不同、这里有恒温的密封车间,流水生产线,细微的半导体器件产品,特别是拖鞋、白大褂的工作着装,有开会看电影的俱乐部大礼堂,有医院、幼儿园、食堂等无不令人神往。


 通往沙河器件所的展思门路及所内情景

“故宫看门人”单霁翔在这里渡过了8年青春阶段。1971年,单霁翔进入北京无线电器件厂当工人,两年半当食堂炊事员,剩下的五年半是机修钳工。文革之后恢复高考,单霁翔进入大学,脱离苦海,作为改革开放后的第一批本科生,走上了他的闪亮人生旅程。


1985年国家实行体制改革,电子工业部首先把170家直属工厂下放到所在省或直辖市,北京市承接了在北京的12个代号厂,电子工业部直管的只保留了两个厂,做电视机的配套,一个是无锡的742厂生产电视机的集成电路,一个是咸阳的4400厂,做显像管。“电子工业部”成了电视部,半导体研究生产企业下放给地方,任其在市场里“游泳”。


九十年代初期,首钢要拓展企业经营范围,将目光盯到了半导体产业上来,向北京市提出一批电子整机和器件企业名单,想要划归首钢。最后北京市委市政府决定,将878厂、器件二厂、沙河半导体器件研究所和筹建中的燕东公司划归首钢。在此之前,首钢曾承诺要出资金为燕东建4英寸芯片线、为878厂扩大IC封装能力、为沙河所提供研发资金。但4个单位划归首钢后,首钢每个月仅拿出少量钱给4个单位的员工发工资。由于首钢未能兑现划归条件,被划归到首钢的四厂员工们联名给市长写信,沙河所科技人员给市科委写信,要求撤出首钢,再困难也要回到原单位。市委市政府无奈之下,批准四厂恢复原建制。


时过境迁,斗转星移,曾经辉煌过的,一代人为之骄傲, 倾洒青春热血的北京无线电器件厂,随着九十年代国内兴起的“造不如买”短平快的思维,无线电器件厂勉强支撑到本世纪初期,轰然倒塌,随后,为了解决留厂人员生活问题,厂区内的厂房被分割出租,最大的一片厂区被出租给民办学校。2010年,沙河镇开始拆迁改造,厂区内建筑被拆除,如今只剩下满院荒草,一座封闭的厂门。

荒芜的器件所家属区

不知就里的许多退休老工人,思念过去的老厂,在家人的陪伴下,拖着衰老的身躯,来到沙河回到当年奋斗的地方,看到的是惨淡凄凉。如今,唯一可寻的是器件所工厂家属院,几十年的老旧简易楼,下雨灌满院落的平房区,依然不改旧时颜!沙河拆迁停滞十多年了,一直迟迟难以落实,为半导体事业奋斗一辈子的老人们,生活现状令人十分堪忧!



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巡迹昌平人文历史
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