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第68章 晶体管之间的决择,IBM701电子计算机(1 / 1)

秦风着急离开当然是回到部里当中画图纸去了。

他这位副部长是整个部里面唯一拥有一间套房作为办公室的人。

而原先这可是部长的办公室,里面的套间是一个休息间。

现在则是被秦风给改造成了制图室。

他所画的第一份图纸就是pn结型的硅晶体管图纸。

锗这种材料的确属于稀有金属,价格甚至堪比黄金。

它相较于硅最大的优势或许就是其空穴迁移率更高,适合作为低压电器件。

而且缺点却是一大堆。

其一就是工作温度低,低于零下55度或者高于70摄氏度的时候性能就会下降。

其二噪音大,主要来源就是热噪声和散粒噪声,影响信号质量和稳定性,这也直接限制了它在高频状态下的应用。

其三就是结型多,拥有着点接结、合金结、扩散结、表面垒势结等。

每种结型都有着自己的优缺点,这就增加了锗晶体管的设计、制造和复杂性。

其四集成度低,锗晶体管的尺寸一般在几毫米到几厘米之间,无法做到微型化和集成化。

所以从60年代开始,随着硅晶体管的应用,这种锗晶体管就被取代。。

所以其成本相较于锗来说可要低太多太多了。

工作温度也在零下55到150摄氏度之间,甚至可以达到200摄氏度以上。

其工作时所产生的热噪声和散粒噪声,不仅降低了噪音,还提高了信号质量和稳定性。

结型目前就有pn结型以及后来发现的os结,合著也就两种结型,大幅度简化了设计、制造和适用的过程和难度。

集成度就更不用说了,2025年的时候,甚至可以做到在指甲盖大小的芯片上集成百亿级别的晶体管。

所以秦风直接选择跳过了锗晶体管,直接上马第二代晶体管——硅晶体管。

这玩意的制造难度甚至比锗晶体管要低一些。

之所以锗是第一代晶体管,就是因为锗最先应用制作晶体管而已。

除了画出了详细的pn结型、os结型硅晶体管的详细图纸之外。

秦风还画出了另外一份图纸,则是制造高纯度硅单晶的技术图纸。

只要按照上面的配方和技术流程进行冶炼,就可以制造出纯度高达7个9的高纯度硅单晶。

有了这两份图纸,再加之王守武、黄昆这两位大佬,制造出硅晶体管或许用不了太长的时间。

龙国有望在51年的时候就用上硅晶体管作为半导体器件,直接应用在电子计算机、雷达等上面。

而西方还要在57年才出现硅晶体管。

在半导体领域说是领先西方也没有什么毛病。

然后秦风画的便是电子计算机的图纸。

硅晶体管还没有这么快搞出来,所以现在只能先用电子管造计算机。

解决有和无的问题,再来解决好不好用的问题。

更何况现在龙国不仅没有计算机方面的人才,也没有相关的技术。

自然先造难度更低的电子管计算机用来培育人才。

至于电子管计算机的型号,秦风也有了选择。

那就是ib公司在52年推出的701大型科学计算机。

这台计算机不仅尺寸要比埃尼阿克要小得多,内存容量也提升显著,运算速度也要高不少,达到了17000次每秒的加法运算,性能是埃尼阿克的三倍多。

这就是秦风想要推出的龙国首台电子计算机,主要的应用场景就是军事计算、科学研究等。

第一台计算机就造这么先进的,还应用了不少的新技术。

这对于计算机小组来说难度还是不低的。

但秦风的的这套图纸基本上也把路上的障碍都扫清楚了。

以华老的能力来说,攻克这台电子计算机难度应该也不会很高。

按照秦风的预计,6-8个月的时间应该就可以造出来的。

至于晶体管的话研究难度就要高一些。

因为在这个过程当中还需要制造新的设备用来制造晶体管。

毕竟从沙子到高纯度硅单晶再到晶体管是需要很多道工序的。

虽然说有部分的设备无线电厂都可以提供,但也有一部分设备是不具备的。

光是从沙子变成冶金级硅就需要化学纯化系统。

原理就是通过三氯硅烷的合成和反应。

这个过程当中就需要用到反应釜、蒸馏塔和气体处理设备。

然后再通过局域提纯炉获得纯度达到7个9的高纯度多晶硅锭。

这只是第一步。

第二步就是单晶硅生长。

这玩意需要用到单晶炉和气相沉淀设备,最终将多晶硅锭制作成单晶硅锭。

第三步就是晶圆加工。

虽然说这只是晶体管,但它使用的是pn结型,所以也是需要图案化的,所以就需要用到切片机、研磨机和抛光机。

过程就是将单晶硅锭通过切片机切割成薄薄的晶圆片,然后进行机械研磨和机械抛光。

第四就是掺杂和扩散。

需要用到扩散炉和注入设备,将硼或者磷扩散到硅片当中,形成pn结,这个是pn结型晶体管的关键步骤。

第五步就是光刻和图案化。

这种简单的pn结型晶体管所需要用到的光刻机其实还是比较简单的,还远没有后世那么夸张,但难度也不算低。

当然这一步其实也是可以省略的。

在使用手工切割和手工安装电极线的情况下也是可以造出晶体管的,但效率的就不高了,合格率也低。

所以这光刻机以及刻蚀设备也必须要搞。

第六步就是蒸发和电镀。

这一步用来形成晶体管的接触点和加厚金属层。

第七步是封装和测试,这也是最后一步。

将晶体管封装到外壳当中,提供保护和引脚连接。

这就是把沙子变成硅晶体管的全部过程。

所以别看只是一个小小的晶体管,想要造出来可并不是这么的简单。

这对于秦风来说都是一个大工程。

他也只能希望王守武、黄昆这两位大拿级别的人物能够扛起这个项目。

只要能够搭建起晶体管的生产线,那么龙国就将在半导体器件领域走在世界的前列。

等于让龙国拿到了进入第三次工业革命的其中一把钥匙,对于龙国来说意义非凡。

所以这个项目哪怕再难都必须要上马。

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