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八十年代末有幸供職的壓力傳感器研究所是我國*個國產(chǎn)化擴散硅壓力傳感器*化研究所。成立于1970年,*只國產(chǎn)化壓力傳感器誕生地。座落在秦嶺北麓的寶雞市,主要是出于保密需要。另外距離我國秦嶺腹地的某火箭發(fā)動機基地較近,對外宣稱某晶體管廠,也是當(dāng)時的信箱單位。
研究所的建立主要服務(wù)于火箭發(fā)動機技術(shù)的各項參數(shù)采集。當(dāng)時我們*有兩項重要科研任務(wù)。* 衛(wèi)星上天 第二 給原*安腿。這兩項技術(shù)都離不開火箭發(fā)動機的運載。所以*的支持力度很大,要人給人,要錢給錢。
東方紅衛(wèi)星發(fā)射參與了,且受到了科工委的通令嘉獎。注意是參與了,而不是安裝在衛(wèi)星上上了天。誰都知道上天不是好玩的,一旦有問題派那個上去排除故障呢?至于用了那家的我們也不知道,也不敢打聽。這種單位都很懂規(guī)矩。但肯定是國外的。通過一些愛國商人(雖說是愛國商人,但能幫你已經(jīng)很不錯了,利潤可是不能少)通過秘密渠道花了不知高于市場價格倍的資金從國外秘密購來。有風(fēng)險的,山姆大叔霸道慣了,不好得罪。
我們當(dāng)時生產(chǎn)用的光刻機是上海生產(chǎn)的。1972年自行研制*,那時荷蘭光刻機巨頭ASML還沒誕生。
當(dāng)時用于生產(chǎn)的國產(chǎn)型光刻機
用于01芯片外封的01型傳感器殼體
說到壓力傳感器就不得不提到一個叫斯密斯的英國人。就是他發(fā)現(xiàn)了擴散硅材料的壓阻效應(yīng),為了壓力傳感器的生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。說到擴散硅壓力傳感器不能不說到惠斯登電橋,這個被簡單的描述成幾個電阻的東西從事壓力傳感器行業(yè)的年青人都知道,但是沒有幾個人能夠真正一睹它的廬山真面目。
當(dāng)時我國生產(chǎn)擴散硅壓力傳感器的企業(yè)很少,沈陽的沈X所,西安的驪山XXX公司和我們寶雞104信箱(當(dāng)時處于保密需要對外宣稱的寶雞XX晶體管廠,寶際上名稱為寶雞XXX研究所)為數(shù)很少的幾家。強大的市場需求保證了企業(yè)的巨大利潤和正常運轉(zhuǎn)。用于生產(chǎn)的去粒子水價格和牛奶差不多。但有強大的市場和價格作為保障完全沒有問題。這種狀況延續(xù)多年。
九十年代初,隨著改革開放的深入。各種信息都告訴我們,這種原始的生產(chǎn)方式必然會受到嚴(yán)峻的考驗。那時國外已經(jīng)大量的生產(chǎn)大直徑的晶圓產(chǎn)品了。相對于我們生產(chǎn)效率及工藝技術(shù)*了不少。
這種用于生產(chǎn)壓力傳感器的晶圓每個芯片僅約1mm見方,每個晶圓可生產(chǎn)的芯片約百十片。顯然生產(chǎn)效率極高。能有效的降低成本。我們生產(chǎn)的芯片是一個一個的生產(chǎn)出來的。生產(chǎn)工藝相對落后很多,且有很多不確定因素難以控制,顯然在質(zhì)量保證上也無法與之抗衡。
然而要實現(xiàn)大片晶圓的生產(chǎn)*個面臨的難題就是里找高質(zhì)量光刻機?國產(chǎn)的光刻機顯然遠遠不能滿足要求。然而國外的高端光刻機有錢也不賣給你,*也意識到了這個問題,“八五”及“九五”計劃中也有這樣的項目,且撥發(fā)了足夠的專項資金。
通過多方努力,終于傳來了好消息 ,我國甘肅平?jīng)鍪械囊患臆姽挝辉诙喾脚ο陆K于訂購到了一臺較為*的光刻機。但遺憾的是由于不是公開訂購,只能購回散件自行裝配。
即使是散件價格也達到六十多萬元之巨。九十年代初的60萬元,可想而知,再加上配套的除濕凈化及真空吸附等設(shè)備,付出高于百萬元。
顯然訂購過程比較復(fù)雜,歷時半年之后,這臺光刻機才輾轉(zhuǎn)到了單位、,包裝的很好。
單位很是重視,這么貴重的設(shè)備不是每個人都讓上手的,專門培養(yǎng)兩名操作者,我和另外一名女員工被有幸選中。負(fù)責(zé)安裝的平?jīng)鍪袑趩挝灰埠苤匾?,生產(chǎn)裝配能手及工還有西安電子科技大學(xué)(當(dāng)時的西軍電)的幾位相關(guān)*的教授也來到現(xiàn)場,和我們一起在專門的光刻間里摸爬滾打。
廢棄的光刻大樓及內(nèi)部場景
那時沒有電梯,全靠人力肩扛手抬的搞到了二樓的操作間。光刻機的趨形已現(xiàn)的時,我驚奇的發(fā)現(xiàn)上面的顯微鏡頭是平行的。上下可調(diào),完全不受操作者的坐姿身高影響。和我們當(dāng)時通用顯微鏡頭的方向完全不一樣,這樣平行的鏡頭如何能看到位于下端的光刻掩模板呢?后來才發(fā)現(xiàn),原來是光纖連接的。我仔細的觀察了一下光纖,上面有日文字樣,應(yīng)該是日本生產(chǎn)的。顯微鏡頭的清晰度顯然比國產(chǎn)的要高很多,且背光為綠色,比原來紅色的背光更能讓眼睛不易疲勞。
平?jīng)鰡挝坏耐疽挂岳^日的對照著圖紙小心裝配,一絲都不馬虎。歷時一月左右終于安裝完成,就等我們驗收了。
這臺光刻機的制造單位至今我都沒有搞清楚,所有相關(guān)的信息都被有意的抹去了,屬于程序控制的半自動設(shè)備。雙面光刻,上下鏡頭可切換。把晶圓片放在固定的平臺上由機械手真空吸附抓取,然后自動放在光刻掩模板下。由操作工將圖形稍作調(diào)整再按自動鍵進入下一步流程。
但不久我們就發(fā)現(xiàn)了一個較為致命的問題,機械手每次的放置位置差異太大。給近百個圖形的校對造成很大有麻煩,有時*也較對不了一片。且校對好了一片,下一片放置的位置又和上次不一樣。這樣的效率顯然無法正常使用。
平?jīng)鰡挝坏耐疽辉俚牟檎覇栴},*一致表示,還是裝配工藝的問題,但具體問題在什么地方,無法查清,有一點很明確,平?jīng)鰡挝辉趪鈱W(xué)的人員反映原裝的設(shè)備在工作是機械手的工作是正常的。
裝配歷時一月有余,調(diào)整兩月未果,由此雙方單位也出現(xiàn)了嫌隙。無法正常使用,還大量的占用了人力和資源,驗收不合格無法付費,平?jīng)鰡挝坏乃懈冻鲆哺吨畺|流。各種辦法都想盡了,設(shè)備依然如此。
時間消退了起初的熱情,*平?jīng)鰡挝怀坊厝咳藛T說是回去再研究一下。直到半年之后又來了一位工拍板宣布:裝配工藝無法滿足要求,問題無法解決。
兩月之后,平?jīng)鰡挝粚⒃O(shè)備拆卸打包運回。至于如何處理不得而知。
約兩年之后,國外芯體大量涌入敞開的*大門,*早的瑞士KELLER,然后是精量,還有摩托羅拉等,都想從的市場中分得一杯羹.起初的價格約一千多元人民幣。隨著國產(chǎn)芯體的出現(xiàn)價格逐漸回落,直到現(xiàn)在價格已相差無幾。從實際出發(fā)來說,我們的傳感器芯體質(zhì)量還是較國外有很大差距。首先在芯片質(zhì)量上,再者就是工藝所造成的差距。
再后來受作不如買的思想影響,*在此方面沒有任何立項和投入,這次光刻機的購買成為悲壯的收關(guān)之作。
隨著市場的逐漸擴大,越來越多的企業(yè)加入到這個行業(yè)中去,然而不難發(fā)現(xiàn)高端市場已被EJA橫河 ROSEMOUNT Honeywell 等這些外資企業(yè)有條不紊刮分,游走于中低端市場的本土企業(yè)爭的頭破血流。
現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)傳感器芯體的企業(yè),能代表核心技術(shù)的壓力硅片基本全部來自于國外。也有一些有實力的企業(yè)在這方面作出過努力,生產(chǎn)出壓力晶圓,但質(zhì)量上和國外的還是有一定的差距,多用于低端產(chǎn)品。我們在這方面還有很長的路要走!
無論是飛機發(fā)動機技術(shù)還是光刻機生產(chǎn)技術(shù),他們所涵蓋的技術(shù)層面不知有,任何一點或一面的瓶頸都會形成很大的制約。
從前我們曾自豪的說我們的優(yōu)勢是研發(fā),然而現(xiàn)在只能說我們的優(yōu)勢是應(yīng)用,因為對生產(chǎn)工藝技術(shù)的了解所以比別人更能用的好。
因為產(chǎn)品的核心技術(shù)被別人所把持還談什么研發(fā)。
真是遺憾,當(dāng)年的那次購買以失敗而告終,如果真的*了,我可能成為操作*光刻機的*人。更重要的是我們的傳感器生產(chǎn)水平會邁進一步。
純屬個人經(jīng)歷及觀點,如有謬誤,還請各位同行見諒。謝謝!
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