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  从我们单位90年代购买国外光刻机的历程说国产化压力传感器的艰难发展

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bjti104
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发表于:2020/4/15 18:10:53
#0楼
    八十年代末有幸供职的压力传感器研究所是我国第一个国产化扩散硅压力传感器专业化研究所。成立于1970年,中国第一只国产化压力传感器诞生地。座落在秦岭北麓的宝鸡市,主要是出于保密需要。另外距离我国秦岭腹地的某火箭发动机基地较近,对外宣称某晶体管厂,也是当时的信箱单位。
    研究所的建立主要服务于火箭发动机技术的各项参数采集。当时我们国家有两项重要科研任务。第一  卫星上天   第二  给原子弹安腿。这两项技术都离不开火箭发动机的运载。所以国家的支持力度很大,要人给人,要钱给钱。
   东方红卫星发射参与了,且受到了国防科工委的通令嘉奖。注意是参与了,而不是安装在卫星上上了天。谁都知道上天不是好玩的,一旦有问题派那个上去排除故障呢?至于用了那家的我们也不知道,也不敢打听。这种单位都很懂规矩。但肯定是国外的。通过一些爱国商人(虽说是爱国商人,但能帮你已经很不错了,利润可是不能少)通过秘密渠道花了不知高于市场价格多少倍的资金从国外秘密购来。有风险的,山姆大叔霸道惯了,不好得罪。

  我们当时生产用的光刻机是上海生产的。1972年自行研制成功,那时荷兰光刻机巨头ASML还没诞生。
附件 1586762371(1).jpg

当时用于生产的国产型光刻机




附件 cyg01sm.jpg
[CENTER]  自主生产研发的扩散硅压力传感器芯片CYG01
,主要用于中量程 直径约10.5-10.8mm
[/CENTER]



附件 gkbsm.jpg



附件 ktsm2.jpg

用于01芯片外封的01型传感器壳体



附件 dqsm.jpg
自主生产研发的扩散硅压力传感器芯片CYG19,主要用于微小量程,直径约20mm





附件 ktsm1.jpg
用于19型传感器芯片外封的19型差压传感器外壳



说到压力传感器就不得不提到一个叫斯密斯的英国人。就是他发现了扩散硅材料的压阻效应,为了压力传感器的生产奠定了理论基础。说到扩散硅压力传感器不能不说到惠斯登电桥,这个被简单的描述成几个电阻的东西从事压力传感器行业的年青人都知道,但是没有几个人能够真正一睹它的庐山真面目。


当时我国生产扩散硅压力传感器的企业很少,沈阳的沈X所,西安的骊山XXX公司和我们宝鸡104信箱(当时处于保密需要对外宣称的宝鸡XX晶体管厂,宝际上名称为宝鸡XX器研究所)为数很少的几家。强大的市场需求保证了企业的巨大利润和正常运转。用于生产的去粒子水价格和牛奶差不多。但有强大的市场和价格作为保障完全没有问题。这种状况延续多年。


九十年代初,随着改革开放的深入。各种信息都告诉我们,这种原始的生产方式必然会受到严峻的考验。那时国外已经大量的生产大直径的晶圆产品了。相对于我们生产效率及工艺技术领先了不少。
附件 timg.jpg
 晶圆



这种用于生产压力传感器的晶圆每个芯片仅约1mm见方,每个晶圆可生产的芯片约百十片。显然生产效率极高。能有效的降低成本。我们生产的芯片是一个一个的生产出来的。生产工艺相对落后很多,且有很多不确定因素难以控制,显然在质量保证上也无法与之抗衡。
然而要实现大片晶圆的生产第一个面临的难题就是在哪里找高质量光刻机?国产的光刻机显然远远不能满足要求。然而国外的高端光刻机有钱也不卖给你,国家也意识到了这个问题,“八五”及“九五”计划中也有这样的项目,且拨发了足够的专项资金。
通过多方努力,终于传来了好消息 ,我国甘肃平凉市的一家军工单位在多方努力下终于订购到了一台较为先进的光刻机。但遗憾的是由于不是公开订购,只能购回散件自行装配。
即使是散件价格也达到六十多万元之巨。九十年代初的60万元,可想而知,再加上配套的除湿净化及真空吸附等设备,付出高于百万元。
显然订购过程比较复杂,历时半年之后,这台光刻机才辗转到了单位、,包装的很好。
单位很是重视,这么贵重的设备不是每个人都让上手的,专门培养两名操作者,我和另外一名女员工被有幸选中。负责安装的平凉市对口单位也很重视,生产装配能手及总工还有西安电子科技大学(当时的西军电)的几位相关专业的教授也来到现场,和我们一起在专门的光刻间里摸爬滚打。
附件 微信图片_20200415155515.jpg

 早已废弃的光刻生产大楼

那时没有电梯,全靠人力肩扛手抬的搞到了二楼的操作间。光刻机的趋形已现的时,我惊奇的发现上面的显微镜头是平行的。上下可调,完全不受操作者的坐姿身高影响。和我们当时通用显微镜头的方向完全不一样,这样平行的镜头如何能看到位于下端的光刻掩模板呢?后来才发现,原来是光纤连接的。我仔细的观察了一下光纤,上面有日文字样,应该是日本生产的。显微镜头的清晰度显然比国产的要高很多,且背光为绿色,比原来红色的背光更能让眼睛不易疲劳。

平凉单位的同志夜以继日的对照着图纸小心装配,一丝都不马虎。历时一月左右终于安装完成,就等我们验收了。
这台光刻机的制造单位至今我都没有搞清楚,所有相关的信息都被有意的抹去了,属于程序控制的半自动设备。双面光刻,上下镜头可切换。把晶圆片放在固定的平台上由机械手真空吸附抓取,然后自动放在光刻掩模板下。由操作工将图形稍作调整再按自动键进入下一步流程。
但不久我们就发现了一个较为致命的问题,机械手每次的放置位置差异太大。给近百个图形的校对造成很大有麻烦,有时一天也较对不了一片。且校对好了一片,下一片放置的位置又和上次不一样。这样的效率显然无法正常使用。

平凉单位的同志一再的查找问题,最后一致表示,还是装配工艺的问题,但具体问题在什么地方,无法查清,有一点很明确,平凉单位在国外学习的人员反映原装的设备在工作是机械手的工作是正常的。
装配历时一月有余,调整两月未果,由此双方单位也出现了嫌隙。无法正常使用,还大量的占用了人力和资源,验收不合格无法付费,平凉单位的所有付出也付之东流。各种办法都想尽了,设备依然如此。
时间消退了起初的热情,最后平凉单位撤回全部人员说是回去再研究一下。直到半年之后又来了一位总工拍板宣布:装配工艺无法满足要求,问题无法解决。
两月之后,平凉单位将设备拆卸打包运回。至于如何处理不得而知。

约两年之后,国外芯体大量涌入敞开的国家大门,最早的瑞士KELLER,然后是精量,还有摩托罗拉等,都想从中国的市场中分得一杯羹.起初的价格约一千多元人民币。随着国产芯体的出现价格逐渐回落,直到现在价格已相差无几。从实际出发来说,我们的传感器芯体质量还是较国外有很大差距。首先在芯片质量上,再者就是工艺所造成的差距。
附件 DSC00175.jpg

方便实用的压力传感器芯体


再后来受作不如买的思想影响,国家在此方面没有任何立项和投入,这次光刻机的购买成为悲壮的收关之作。
随着市场的逐渐扩大,越来越多的企业加入到这个行业中去,然而不难发现高端市场已被EJA横河 ROSEMOUNT  Honeywell 等这些外资企业有条不紊刮分,游走于中低端市场的本土企业争的头破血流。

现国内生产传感器芯体的企业,能代表核心技术的压力硅片基本全部来自于国外。也有一些有实力的企业在这方面作出过努力,生产出压力晶圆,但质量上和国外的还是有一定的差距,多用于低端产品。我们在这方面还有很长的路要走!
无论是飞机发动机技术还是光刻机生产技术,他们所涵盖的技术层面不知有多少,任何一点或一面的瓶颈都会形成很大的制约。
从前我们曾自豪的说我们的优势是研发,然而现在只能说我们的优势是应用,因为对生产工艺技术的了解所以比别人更能用的好。
因为产品的核心技术被别人所把持还谈什么研发。
真是遗憾,当年的那次购买以失败而告终,如果真的成功了,我可能成为中国操作最先进光刻机的第一人。更重要的是我们的传感器生产水平会迈进一步。

纯属个人经历及观点,如有谬误,还请各位同行见谅。谢谢!







[此贴子已经被作者于2020/4/16 6:59:47编辑过]
宝鸡传感器研究所-微华
14383
pqsh 版主
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2018论坛解答高手
发表于:2020/4/15 18:40:19
#1楼
开始还想讽刺一下国产的扩散硅压力传感器,如何不稳定.再讽刺一下国内的研究机构.看了楼主的悲壮帖,感慨良多,实在不忍心.看样子,老的研究机构还是出了一些成绩的.
如果我忘了我
请帮忙记得我
pqsh@163,326199298@v&q同号
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kdrjl 版主
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发表于:2020/4/15 18:54:01
#2楼
或许,我还去过这个单位呢,购买压力传感器或是其他的芯片或电子元器件。中国军工,如果没有自力更生的底子,如果没有老一辈军工创业者们的默默奉献,今天国家的强大从何而来?正是前辈们的无私奉献,才有了今天的国家军工的强大。才能让世界各国对此不容小视。

央视的军事频道,经常播放中国军工的系列节目,解密过去的军工往事。特别的感人。
我是你的朋友
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hty.czh
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发表于:2020/4/15 22:36:47
#3楼
想想前人走过的路,真是无比的艰难。
但是,如果不是zhengzhi原因,应该也不是今天这个局面。
35859
jint 管理员
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发表于:2020/4/15 23:30:32
#4楼
好帖,加精鼓励表情
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honghaii
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发站内信
发表于:2020/4/16 8:14:46
#5楼
造不如买的后果是很严重啊。只能一声叹息。
5155
lllllwh
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2016国庆活动(三)
发表于:2020/4/16 8:38:01
#6楼
早已废弃的光刻生产大楼那张照片,看起来很悲凉。
1379
s8s8c8
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发站内信
发表于:2020/4/16 9:29:14
#7楼
当年国家太多大项目经历过类似的路程,包括大飞机项目等等....可惜了,坚持存活下来的都将是牛X的...
6392
chi1225
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发站内信
发表于:2020/4/16 10:47:31
#8楼
对比下台湾为什么有很多高端的电子科技产品?人家想买国外的更容易~~
搞野心事业总是有风险的,当无路可退时,最明智的选择是想办法前进~~
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ZCMY 版主
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发表于:2020/4/16 11:10:02
#9楼
美国对于最先进的光刻机一直给荷兰压力,就是不卖给中国;
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