芯片戰爭-42：一個終於公開的故事

芯片戰爭-42：一個終於公開的故事

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中國半導體產業的思考—隨筆之《芯片戰爭——亮劍！國運之戰》

芯片戰爭42—一個終於公開的故事

（黎明之前，1950-1959年）

這是一段塵封數十年的歷史往事，1959年於天津，新中國第一代半導體人在極其艱苦的條件下，通過刻苦鑽研，克服重重困難，成功的在一家小工廠的實驗室裡拉出了硅單晶—“天津硅”，這就是新中國半導體工業發展進程中赫赫有名的天津“601實驗室”。

第二章 黎明之前

第二十八節：一個終於公開的故事

在中科院實驗室成功研製了中國人第一根硅單晶之後，那麼，天津拉出的中國人第一根硅單晶又是怎麼回事呢？

這是一段塵封了數十年的往事，在很長的一段時間裡面，人們對於“天津拉出的中國人第一根硅單晶”的事蹟是語焉不詳。一直到改革開放後，這段新中國半導體工業發展歷史中的往事——“601實驗室”和“天津硅”的故事才開始逐漸從新中國半導體人的記憶深處中喚醒。。。

1959年，天津，新中國第一代半導體人成功的在一家小工廠的實驗室裡拉出了硅單晶——“天津硅”，這就是新中國半導體工業發展歷程中赫赫有名的天津“601實驗室”。

“601實驗室”和“天津硅”第一次正式見諸於報紙是1988年，根據1988年12月23日的《中國電子報》上的這樣一段文字：“我國第一根硅單晶是機電部第四十六所於1959年研製成功的。”

然後是，十年後，在1998年出版的《天津科學技術志》第1036頁中發現這樣一段記載：“1959年9月15日，四十六所利用直拉法拉制出中國第一顆實用直拉硅單晶。”這是“601實驗室”和“天津硅”第一次正式寫入新中國的科學發展歷史中。

圖：1998年出版的《天津科學技術志》

圖：天津通志-科學技術志，第1036頁關於單晶硅的表述1

再然後，一直到2002年9月12號，《今晚報》正式刊登了文章《一個終於公開的故事》，這篇文章於當年獲得報告文學二等獎。通過這篇文章，廣大人民群眾才第一次瞭解這段塵封數十年的往事，瞭解了“601實驗室”的中國第一代半導體人在極其艱苦的條件下，通過刻苦鑽研，克服重重困難，研製出新中國第一顆硅單晶——“天津硅”的歷史往事。

圖：2002年9月12號，《今晚報》正式刊登文章《一個終於公開的故事》

1958年夏天，第九次全國公安工作會議在上海召開。會上，根據當時國際技偵技術的發展態勢，公安部提出要大力提高技偵技術。

1958年9月，天津市公安局決定，在所屬的天津新生瑪鋼廠成立“601實驗室”，由宛吉春同志擔任負責人。最初的目的是建立一個公安技偵器材基地，研製小型發報機、步話機等。

實驗所成立後，首先成立了化學提純組，並開始從煙筒灰中提取鍺（Ge）的實驗工作。為解決原料不足的問題，當時曾掀起一股“全體職工齊動員，家家蒐集煙筒灰，支援601”的熱潮。

最後，實驗室工作的重點開始轉向了硅單晶的研製上。601實驗室開始從石英石中製備硅的實驗研究，他們利用硫—鋁還原法從石英石中製取粉末狀多晶硅。但如何進一步熔鍊出硅單晶，始終不得其法。無奈之下，工廠技術負責人宛吉春同志向天津市公安局局長江楓同志進行了彙報。

彙報完工作後，宛吉春說：“看來採用化學提純方法有侷限，能否採用物理方法試試？”

“行。”江楓說。

“可。。。這得需要物理人才，最好是專門的半導體人才！”

“人不是問題！”江楓回答。看宛吉春不解，江楓輕聲說了兩個字：“板橋。”

局長的最後兩個字，令宛吉春吃驚不小，他掂得出這兩個字的分量。面對宛吉春驚訝的目光，江楓以一種不容置疑的口吻說道：“這是公安部的指示，也是市裡的意見。蘇聯不是也有過先例嗎？你就選人吧。”

江楓所說的先例，指的是蘇聯的“火箭之父”柯瓦廖夫在囚.禁中發明了火箭，把衛星送上天；飛機設計師圖波列夫也是在失去自.由的情況下，讓“圖氏”飛機在藍天上翱翔！這些，宛吉春知道。但事關重大，不能不慎重。

1958年仲秋，一個雨後初霽的早晨，初升的太陽把天際染成一片金燦。一輛卡車從警衛森嚴的天津板橋農場駛出，向市區急馳而去。

車上坐著兩個年輕人，周圍是武裝押解人員。顯然，兩個人的身份非同一般。個頭不高，方臉盤，濃眉大眼的小夥子名叫丁守謙，當時剛滿28歲，北京大學物理系電子光學專業研究生畢業，是由蘇聯專家謝曼執教培養的新中國首批10個電子光學研究生之一。丁守謙來板橋之前是南開大學物理系助教，1957年到板橋勞教。年齡稍長、個子也高些的名叫

張少華，勞教前是天津一所中學的物理教師，也因差不多的原因來到了板橋。

這天一大早，管教幹部突然通知他們收拾東西，說是馬上離開板橋，去哪兒？不知道；去幹什麼？也沒人告訴他們。

秋天的原野本該是一片豐收景象，但此刻眼前掠過的卻是一望無際的鹽鹼灘，荒蕪而空寂。政治的動盪再加上每天的辛苦勞作，張少華一臉疲憊和迷茫；倒是生性活躍、情感豐富的丁守謙，看到汽車是在向市區方向行駛，隱隱地有一種吉祥之兆。

“別了，板橋！”

幾天後，為了解決硅單晶研製的人才問題，經公安部特批，天津板橋農場勞教所的丁守謙、張少華被首先選中，組建了601實驗室的“物理提純組”，開始自主設計製造硅單晶爐，籽晶由中科院半導體所獲得。後經二人推薦，又有幾名專家被陸續從板橋調出。

601實驗室“物理提純組”人員構成如下：

組長是丁守謙，當時剛滿29歲，北京大學物理系電子光學專業研究生畢業，是由蘇聯專家謝曼執教培養的我國首批10個電子光學研究生之一。

組員主要有：

張少華：天津中學的高中物理老師。

蔡載熙，28歲，是南開大學物理系原子物理專業何國柱教授的研究生，從事原子核輻射方面研究。

靳鍵，26歲，是南開大學物理系電子物理專業汪佳平教授的研究生，從事宇宙射線研究。

李性涵，天津電池廠廠長，是小組中最年長者，近60歲。

雷衍夏，北京大學物理系畢業生，專注於理論物理的研究。

胡勇飛，天津大學物理系畢業生。

另外，物理組還配備了兩名公安幹部—張祥厚和呂菊英，他們的任務是協助宛吉春進行管理工作。

值得一提、也非常有趣的是，這個物理組看起來雖然是人才濟濟，卻沒有一個是學半導體專業的，如此一支身份特殊、七拼八湊的—物理提純組成立後，難題可謂是一連串。

首先是政治上的。儘管江楓局長親自指示，要為這些人儘可能創造條件。改善伙食。但不管怎樣，這些專家們腦袋上的“帽子”仍在，勞教沒有解除，行動仍受到嚴格的監控。在這樣的情況下搞科研，難度可想而知。

其次是技術上的。當時，物理組只有幾間平房，不僅沒有設備，更缺少有關的技術資料。因此創業之初，大家的首要任務是找資料。

宛吉春下令，只要和半導體沾邊的書就買來。最後，丁守謙終於買到一本俄文版的《半導體治金學》，大家如獲至寶。

可以說，601實驗室“物理提純組”這些人相當於是一切從零開始。

從僅有的一點材料中，他們終於瞭解到硅的熔點：1420攝氏度。這比鍺的熔點960攝氏度高很多，而且化學性質極為活潑。如何達到呢？

沒有設備，只有一臺廢舊的高壓變電器。李性涵提議用高壓打火花的辦法，產生高頻震盪，感應石墨容器產生高溫。大夥兒都說，管它行不行，先試試再說。經過幾個月的摸索，溫度達到了，硅粉也被熔鍊成硅塊，大家都很高興。可一檢驗，硅粉在石墨作用下結成的只是“碳化硅”，根本不是他們所須要的硅單晶。接著，他們又試著自制了一臺單晶爐。可怎麼試，溫度就是上不去。

1959年的元旦和春節，所有人是在實驗室中緊張度過的。然而實驗無任何進展，大家因此都愁眉不展。沒有經歷過那個年代的人，恐怕是無法體會“物理組”這群人此刻內心的心情。

根據國外文獻記載，硅單晶是用專門的硅單晶爐來進行拉制的。但硅單晶爐究竟是什麼模樣，文獻沒有記載。後來，他們聽說北京有色金屬冶金院有拉鍺單晶的設備，於是宛吉春決定派丁守謙前去“取經”。

當時去這些單位，不僅要提交人事檔案，還須經人事部門審查。物理組一群人各個腦袋上“戴帽子”，政審怎能過關？宛吉春只得派張祥厚帶隊，丁守謙作為隨從，出門時千叮嚀萬囑咐，到了人家那兒，只管看少說話，最好是別說話。

於是丁守謙跟著張祥厚矇混過關，進了北京有色金屬冶金院的心腹重地—拉鍺單晶的實驗室。真是不看不知道！原來實物遠比文獻上介紹的要複雜得多！丁守謙一路上瞪大眼睛，努力記住每一個細節，回來後憑記憶一通活靈活現的描繪。宛廠長聽罷立即點將，讓靳鍵負責繪圖。

靳鍵雖說根本沒見過鍺單晶爐，但沒幾天便畫出了圖樣。大家一看連連稱讚，同時也你一言我一語提了一些修改意見。然後便是照圖加工。在瑪鋼廠，車鉗鉚電焊全是現成的，一聲令下齊上陣，不到半個月，一臺拉硅單晶的爐子居然由圖紙變成了實物。

可一實驗，問題就接踵而至。他們發現，硅加熱到熔點時，整個爐壁都燙手，這可是鍺單晶爐不會遇到的麻煩。於是，他們趕緊給爐外殼加了個水冷套。接著他們以為，單晶爐內需要一種保護氣體。那麼到哪兒去找合適的惰性氣體呢？他們想到上大學時學過“吉普森氫發生法”，於是便用氫氣充當爐內的保護氣體。誰知一位領導來視察後不禁嚇了一跳，開玩笑地說：“你們想搞氫彈呀！”後來他們搞了一套真空系統，才解決了安全問題，也解決了硅的氧化問題。

硅單晶爐製成後，剩下的最大難題就是火候的掌握和提拉的速度了。蔡載熙、靳鍵和張少華等首先用其它材料代替硅進行了上百次的實驗和演練。

在一切準備就緒後，終於要正式拉制硅單晶了。

實驗要用籽晶，最終他們費盡周折找到科學院半導體所，買到了該所的一小塊籽晶。唯一的一小塊籽晶！它意味著實驗只能成功，不能失敗！

實驗選在9月14日晚，因為晚上電壓最穩。實驗室內，物理組全體人員齊唰唰圍聚在自制的硅單晶爐旁。所有技術環節大家都想了又想，甚至想好了出現各種問題的對策。

晚上9點多鐘，實驗開始了。就在坩堝內的硅溶液還剩三分之一的時候，馬達突然出現故障。大家的心都快要提到嗓子眼兒了！趕快採取人工馬達的方法。可支撐了一會兒，不行。實驗不得不中斷。此刻，物理組全體人員的心一下子都沉到了太平洋了。。。

當內心複雜、恐懼、戰戰兢兢的物理組全體人員，硬著頭皮把只結晶了三分之二，約有拇指般大小的晶體取出一看，大家的眼睛頓時亮了！只見這個晶體有稜有角，三個晶面閃閃發光！這不就是人們夢寐以求的硅單晶嗎！

所有的人都輕輕舒了口氣。沒有歡呼，但每個人的臉上都寫滿了興奮與喜悅。！直到這時，人們才想到了時間。一看錶，已是第二天凌晨了。

“成功了”，所有的人都歡呼起來。中國人的第一顆硅單晶就這樣誕生了！中國人的第一顆硅單晶在天津誕生了！僅僅13個月時間，“601實驗室之物理組”就成功拉制出新中國的第一顆硅單晶，向祖國10年大慶獻上了一份厚禮！

1959年9月15日凌晨，天津，我國第一顆硅單晶就這樣誕生了！新中國第一顆“具有生產實用價值”的硅單晶就這樣誕生了！

《一個終於公開的故事——中國第一顆硅單晶誕生紀實》，這篇文章的作者危羚，天津電臺高級編輯，業務指導，第五屆全國廣播電視“百優理論人才”獲得者，中宣部、教育部“千人計劃”入選專家。

圖：《一個終於公開的故事——中國第一顆硅單晶誕生紀實》的作者危羚

危羚先生，有多篇報告文學發表或獲獎，其中《一個終於公開的故事——中國第一顆硅單晶誕生紀實》獲今晚報2002年報告文學徵文二等獎。曾受邀在多所高校講授廣播課程多年，出版多本專著、大學廣播專業教材。

天津新生瑪鋼廠，成立於1953年5月，又名“天津市監獄新生第二瑪鋼廠”，1981年更名為天津瑪鋼廠。

1953年，該廠最初名為“天津市監獄新生鐵工廠常泰分廠；1955年1月，該廠改名為天津市地方國營新生第二瑪鋼廠，為監所勞改工廠；1955年4月，天津市監獄內第一瑪鋼廠遷出，與其合併。1962年正式更名天津新生瑪鋼廠，主要是生產機床鑄件和瑪鋼件。1981年新增鑄造、鍍鋅和機加工、木工車間。2009年，該廠開始拆遷。

1959年9月15日，新中國第一代半導體人——601實驗室的專家們在極其艱苦的條件下，通過刻苦鑽研，克服重重困難，研製出新中國的第一顆具有生產實用價值的硅單晶——天津硅，為中國半導體事業發展奠定了堅實基礎。

圖：天津通志-科學技術志，第1036頁關於單晶硅的表述2

601實驗室的中國半導體人將“天津硅”研製的精神薪火相傳，也就是今天的中國電子科技第四十六研究所。

圖：第四十六所研製的單晶硅

中國電子科技46研究所研製的直拉硅單晶材料，主要用於半導體集成電路及分立器件的製造。目前，46所在重摻超低阻硅單晶材料、抗輻照硅單晶材料、MEMS用高几何精度特種硅雙面拋光片、光學系統用大直徑特種硅單晶材料等方面取得多項科研成果，產品包括2～6英寸半導體級硅單晶材料，最大直徑為16英寸的光學級硅單晶材料。

今天，601實驗室中的許多專家們都已經離世，其他人雖依然健在，但都先後退休，並已都是七八十歲的白髮蒼蒼的老人了。歲月如梭，生者青春不再，逝者如東流之水。。。但是，中國半導體人為建設完整的、具有獨立自主核心技術的新中國半導體事業而始終前赴後繼、代代相傳。。。

雖然，半導體硅週期之歷史的長河奔流向前；但是，中國半導體人的亮劍精神必將永恆。

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