芯片战争-42：一个终于公开的故事

芯片战争-42：一个终于公开的故事

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中国半导体产业的思考—随笔之《芯片战争——亮剑！国运之战》

芯片战争42—一个终于公开的故事

（黎明之前，1950-1959年）

这是一段尘封数十年的历史往事，1959年于天津，新中国第一代半导体人在极其艰苦的条件下，通过刻苦钻研，克服重重困难，成功的在一家小工厂的实验室里拉出了硅单晶—“天津硅”，这就是新中国半导体工业发展进程中赫赫有名的天津“601实验室”。

第二章 黎明之前

第二十八节：一个终于公开的故事

在中科院实验室成功研制了中国人第一根硅单晶之后，那么，天津拉出的中国人第一根硅单晶又是怎么回事呢？

这是一段尘封了数十年的往事，在很长的一段时间里面，人们对于“天津拉出的中国人第一根硅单晶”的事迹是语焉不详。一直到改革开放后，这段新中国半导体工业发展历史中的往事——“601实验室”和“天津硅”的故事才开始逐渐从新中国半导体人的记忆深处中唤醒。。。

1959年，天津，新中国第一代半导体人成功的在一家小工厂的实验室里拉出了硅单晶——“天津硅”，这就是新中国半导体工业发展历程中赫赫有名的天津“601实验室”。

“601实验室”和“天津硅”第一次正式见诸于报纸是1988年，根据1988年12月23日的《中国电子报》上的这样一段文字：“我国第一根硅单晶是机电部第四十六所于1959年研制成功的。”

然后是，十年后，在1998年出版的《天津科学技术志》第1036页中发现这样一段记载：“1959年9月15日，四十六所利用直拉法拉制出中国第一颗实用直拉硅单晶。”这是“601实验室”和“天津硅”第一次正式写入新中国的科学发展历史中。

图：1998年出版的《天津科学技术志》

图：天津通志-科学技术志，第1036页关于单晶硅的表述1

再然后，一直到2002年9月12号，《今晚报》正式刊登了文章《一个终于公开的故事》，这篇文章于当年获得报告文学二等奖。通过这篇文章，广大人民群众才第一次了解这段尘封数十年的往事，了解了“601实验室”的中国第一代半导体人在极其艰苦的条件下，通过刻苦钻研，克服重重困难，研制出新中国第一颗硅单晶——“天津硅”的历史往事。

图：2002年9月12号，《今晚报》正式刊登文章《一个终于公开的故事》

1958年夏天，第九次全国公安工作会议在上海召开。会上，根据当时国际技侦技术的发展态势，公安部提出要大力提高技侦技术。

1958年9月，天津市公安局决定，在所属的天津新生玛钢厂成立“601实验室”，由宛吉春同志担任负责人。最初的目的是建立一个公安技侦器材基地，研制小型发报机、步话机等。

实验所成立后，首先成立了化学提纯组，并开始从烟筒灰中提取锗（Ge）的实验工作。为解决原料不足的问题，当时曾掀起一股“全体职工齐动员，家家搜集烟筒灰，支援601”的热潮。

最后，实验室工作的重点开始转向了硅单晶的研制上。601实验室开始从石英石中制备硅的实验研究，他们利用硫—铝还原法从石英石中制取粉末状多晶硅。但如何进一步熔炼出硅单晶，始终不得其法。无奈之下，工厂技术负责人宛吉春同志向天津市公安局局长江枫同志进行了汇报。

汇报完工作后，宛吉春说：“看来采用化学提纯方法有局限，能否采用物理方法试试？”

“行。”江枫说。

“可。。。这得需要物理人才，最好是专门的半导体人才！”

“人不是问题！”江枫回答。看宛吉春不解，江枫轻声说了两个字：“板桥。”

局长的最后两个字，令宛吉春吃惊不小，他掂得出这两个字的分量。面对宛吉春惊讶的目光，江枫以一种不容置疑的口吻说道：“这是公安部的指示，也是市里的意见。苏联不是也有过先例吗？你就选人吧。”

江枫所说的先例，指的是苏联的“火箭之父”柯瓦廖夫在囚.禁中发明了火箭，把卫星送上天；飞机设计师图波列夫也是在失去自.由的情况下，让“图氏”飞机在蓝天上翱翔！这些，宛吉春知道。但事关重大，不能不慎重。

1958年仲秋，一个雨后初霁的早晨，初升的太阳把天际染成一片金灿。一辆卡车从警卫森严的天津板桥农场驶出，向市区急驰而去。

车上坐着两个年轻人，周围是武装押解人员。显然，两个人的身份非同一般。个头不高，方脸盘，浓眉大眼的小伙子名叫丁守谦，当时刚满28岁，北京大学物理系电子光学专业研究生毕业，是由苏联专家谢曼执教培养的新中国首批10个电子光学研究生之一。丁守谦来板桥之前是南开大学物理系助教，1957年到板桥劳教。年龄稍长、个子也高些的名叫

张少华，劳教前是天津一所中学的物理教师，也因差不多的原因来到了板桥。

这天一大早，管教干部突然通知他们收拾东西，说是马上离开板桥，去哪儿？不知道；去干什么？也没人告诉他们。

秋天的原野本该是一片丰收景象，但此刻眼前掠过的却是一望无际的盐碱滩，荒芜而空寂。政治的动荡再加上每天的辛苦劳作，张少华一脸疲惫和迷茫；倒是生性活跃、情感丰富的丁守谦，看到汽车是在向市区方向行驶，隐隐地有一种吉祥之兆。

“别了，板桥！”

几天后，为了解决硅单晶研制的人才问题，经公安部特批，天津板桥农场劳教所的丁守谦、张少华被首先选中，组建了601实验室的“物理提纯组”，开始自主设计制造硅单晶炉，籽晶由中科院半导体所获得。后经二人推荐，又有几名专家被陆续从板桥调出。

601实验室“物理提纯组”人员构成如下：

组长是丁守谦，当时刚满29岁，北京大学物理系电子光学专业研究生毕业，是由苏联专家谢曼执教培养的我国首批10个电子光学研究生之一。

组员主要有：

张少华：天津中学的高中物理老师。

蔡载熙，28岁，是南开大学物理系原子物理专业何国柱教授的研究生，从事原子核辐射方面研究。

靳键，26岁，是南开大学物理系电子物理专业汪佳平教授的研究生，从事宇宙射线研究。

李性涵，天津电池厂厂长，是小组中最年长者，近60岁。

雷衍夏，北京大学物理系毕业生，专注于理论物理的研究。

胡勇飞，天津大学物理系毕业生。

另外，物理组还配备了两名公安干部—张祥厚和吕菊英，他们的任务是协助宛吉春进行管理工作。

值得一提、也非常有趣的是，这个物理组看起来虽然是人才济济，却没有一个是学半导体专业的，如此一支身份特殊、七拼八凑的—物理提纯组成立后，难题可谓是一连串。

首先是政治上的。尽管江枫局长亲自指示，要为这些人尽可能创造条件。改善伙食。但不管怎样，这些专家们脑袋上的“帽子”仍在，劳教没有解除，行动仍受到严格的监控。在这样的情况下搞科研，难度可想而知。

其次是技术上的。当时，物理组只有几间平房，不仅没有设备，更缺少有关的技术资料。因此创业之初，大家的首要任务是找资料。

宛吉春下令，只要和半导体沾边的书就买来。最后，丁守谦终于买到一本俄文版的《半导体治金学》，大家如获至宝。

可以说，601实验室“物理提纯组”这些人相当于是一切从零开始。

从仅有的一点材料中，他们终于了解到硅的熔点：1420摄氏度。这比锗的熔点960摄氏度高很多，而且化学性质极为活泼。如何达到呢？

没有设备，只有一台废旧的高压变电器。李性涵提议用高压打火花的办法，产生高频震荡，感应石墨容器产生高温。大伙儿都说，管它行不行，先试试再说。经过几个月的摸索，温度达到了，硅粉也被熔炼成硅块，大家都很高兴。可一检验，硅粉在石墨作用下结成的只是“碳化硅”，根本不是他们所须要的硅单晶。接着，他们又试着自制了一台单晶炉。可怎么试，温度就是上不去。

1959年的元旦和春节，所有人是在实验室中紧张度过的。然而实验无任何进展，大家因此都愁眉不展。没有经历过那个年代的人，恐怕是无法体会“物理组”这群人此刻内心的心情。

根据国外文献记载，硅单晶是用专门的硅单晶炉来进行拉制的。但硅单晶炉究竟是什么模样，文献没有记载。后来，他们听说北京有色金属冶金院有拉锗单晶的设备，于是宛吉春决定派丁守谦前去“取经”。

当时去这些单位，不仅要提交人事档案，还须经人事部门审查。物理组一群人各个脑袋上“戴帽子”，政审怎能过关？宛吉春只得派张祥厚带队，丁守谦作为随从，出门时千叮咛万嘱咐，到了人家那儿，只管看少说话，最好是别说话。

于是丁守谦跟着张祥厚蒙混过关，进了北京有色金属冶金院的心腹重地—拉锗单晶的实验室。真是不看不知道！原来实物远比文献上介绍的要复杂得多！丁守谦一路上瞪大眼睛，努力记住每一个细节，回来后凭记忆一通活灵活现的描绘。宛厂长听罢立即点将，让靳键负责绘图。

靳键虽说根本没见过锗单晶炉，但没几天便画出了图样。大家一看连连称赞，同时也你一言我一语提了一些修改意见。然后便是照图加工。在玛钢厂，车钳铆电焊全是现成的，一声令下齐上阵，不到半个月，一台拉硅单晶的炉子居然由图纸变成了实物。

可一实验，问题就接踵而至。他们发现，硅加热到熔点时，整个炉壁都烫手，这可是锗单晶炉不会遇到的麻烦。于是，他们赶紧给炉外壳加了个水冷套。接着他们以为，单晶炉内需要一种保护气体。那么到哪儿去找合适的惰性气体呢？他们想到上大学时学过“吉普森氢发生法”，于是便用氢气充当炉内的保护气体。谁知一位领导来视察后不禁吓了一跳，开玩笑地说：“你们想搞氢弹呀！”后来他们搞了一套真空系统，才解决了安全问题，也解决了硅的氧化问题。

硅单晶炉制成后，剩下的最大难题就是火候的掌握和提拉的速度了。蔡载熙、靳键和张少华等首先用其它材料代替硅进行了上百次的实验和演练。

在一切准备就绪后，终于要正式拉制硅单晶了。

实验要用籽晶，最终他们费尽周折找到科学院半导体所，买到了该所的一小块籽晶。唯一的一小块籽晶！它意味着实验只能成功，不能失败！

实验选在9月14日晚，因为晚上电压最稳。实验室内，物理组全体人员齐唰唰围聚在自制的硅单晶炉旁。所有技术环节大家都想了又想，甚至想好了出现各种问题的对策。

晚上9点多钟，实验开始了。就在坩埚内的硅溶液还剩三分之一的时候，马达突然出现故障。大家的心都快要提到嗓子眼儿了！赶快采取人工马达的方法。可支撑了一会儿，不行。实验不得不中断。此刻，物理组全体人员的心一下子都沉到了太平洋了。。。

当内心复杂、恐惧、战战兢兢的物理组全体人员，硬着头皮把只结晶了三分之二，约有拇指般大小的晶体取出一看，大家的眼睛顿时亮了！只见这个晶体有棱有角，三个晶面闪闪发光！这不就是人们梦寐以求的硅单晶吗！

所有的人都轻轻舒了口气。没有欢呼，但每个人的脸上都写满了兴奋与喜悦。！直到这时，人们才想到了时间。一看表，已是第二天凌晨了。

“成功了”，所有的人都欢呼起来。中国人的第一颗硅单晶就这样诞生了！中国人的第一颗硅单晶在天津诞生了！仅仅13个月时间，“601实验室之物理组”就成功拉制出新中国的第一颗硅单晶，向祖国10年大庆献上了一份厚礼！

1959年9月15日凌晨，天津，我国第一颗硅单晶就这样诞生了！新中国第一颗“具有生产实用价值”的硅单晶就这样诞生了！

《一个终于公开的故事——中国第一颗硅单晶诞生纪实》，这篇文章的作者危羚，天津电台高级编辑，业务指导，第五届全国广播电视“百优理论人才”获得者，中宣部、教育部“千人计划”入选专家。

图：《一个终于公开的故事——中国第一颗硅单晶诞生纪实》的作者危羚

危羚先生，有多篇报告文学发表或获奖，其中《一个终于公开的故事——中国第一颗硅单晶诞生纪实》获今晚报2002年报告文学征文二等奖。曾受邀在多所高校讲授广播课程多年，出版多本专著、大学广播专业教材。

天津新生玛钢厂，成立于1953年5月，又名“天津市监狱新生第二玛钢厂”，1981年更名为天津玛钢厂。

1953年，该厂最初名为“天津市监狱新生铁工厂常泰分厂；1955年1月，该厂改名为天津市地方国营新生第二玛钢厂，为监所劳改工厂；1955年4月，天津市监狱内第一玛钢厂迁出，与其合并。1962年正式更名天津新生玛钢厂，主要是生产机床铸件和玛钢件。1981年新增铸造、镀锌和机加工、木工车间。2009年，该厂开始拆迁。

1959年9月15日，新中国第一代半导体人——601实验室的专家们在极其艰苦的条件下，通过刻苦钻研，克服重重困难，研制出新中国的第一颗具有生产实用价值的硅单晶——天津硅，为中国半导体事业发展奠定了坚实基础。

图：天津通志-科学技术志，第1036页关于单晶硅的表述2

601实验室的中国半导体人将“天津硅”研制的精神薪火相传，也就是今天的中国电子科技第四十六研究所。

图：第四十六所研制的单晶硅

中国电子科技46研究所研制的直拉硅单晶材料，主要用于半导体集成电路及分立器件的制造。目前，46所在重掺超低阻硅单晶材料、抗辐照硅单晶材料、MEMS用高几何精度特种硅双面抛光片、光学系统用大直径特种硅单晶材料等方面取得多项科研成果，产品包括2～6英寸半导体级硅单晶材料，最大直径为16英寸的光学级硅单晶材料。

今天，601实验室中的许多专家们都已经离世，其他人虽依然健在，但都先后退休，并已都是七八十岁的白发苍苍的老人了。岁月如梭，生者青春不再，逝者如东流之水。。。但是，中国半导体人为建设完整的、具有独立自主核心技术的新中国半导体事业而始终前赴后继、代代相传。。。

虽然，半导体硅周期之历史的长河奔流向前；但是，中国半导体人的亮剑精神必将永恒。

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