1940年春,在海龙郊区的一片荒地上,中国第一座半导体研究所——“东北半导体研究所”正式成立。
研究所的选址紧邻长白山祝融计划主基地的专用铁路。
既便于获取电力与设备支持,又能得到挺进军的保护。
建设研究所的核心,是打造超净车间。
彼时的中国,根本没有超净技术。
沈前进便带着科研人员用“土办法”攻关。
用煮沸的纱布制作初效过滤器,用活性炭过滤空气中的粉尘,用酒精反复擦拭墙面与地面。
甚至在车间内放置数十盆清水,吸附空气中的悬浮颗粒。
为了控制温湿度,科研人员用冰窖的冰块与炭火,交替调节车间温度,将湿度控制在40%以下。
当然了,相关的设备还是要研制的。
这一次,沈前进决定依靠自己的力量来解决这些问题。
半导体研究的第一步,是晶体提纯。
锗和硅是半导体的核心材料。
但其天然矿石中含有大量杂质,必须提纯到99.9999%以上,才能用于制造元件。
华裔工程师李铭带着团队,按照肖克利的理论,采用区域熔炼法提纯锗晶体。
他们将锗矿石放入高温熔炼炉,通过移动加热线圈,让熔融区沿着锗锭移动,将杂质逐步推向一端。
一次提纯需要耗时24小时。
团队成员轮班值守,盯着熔炼炉的温度。
稍有不慎,整炉锗锭就会报废。
经过上百次的实验,他们终于在1940年秋,制取出了第一根纯度达 99.9999%的锗单晶锭。
到了1941年5月,东北半导体研究所传来喜讯。
科研人员成功制造出中国第一只点接触式锗晶体管。
这只晶体管采用N型锗单晶作为基底。
基底尺寸为4mm×6mm×0.8mm,发射极与集电极采用直径0.05mm 的镀金钨丝触须。
间距控制在0.1mm以内,封装采用圆柱形金属外壳。
长度11mm,直径4.5mm,重量仅1.8g。
经测试,这只晶体管,比贝尔实验室发明的世界第一只晶体管(β=50、fT=100kHz)要早了六年多。
而中国,也成为世界上第一个掌握晶体管制造技术的国家。
半导体技术的突破,迅速应用到各个领域。
风洞实验室的测控系统,换上了自制的晶体管,精度提升了十倍。
祝融计划的核设施控制系统,采用了半导体元件,稳定性大幅增强。
东北根据地的雷达,用上了半导体放大器,探测距离从50公里提升至 150 公里。
更重要的是,半导体技术真正的战略爆发点,很快便落在了巨型计算机这一未来科技的核心载体上。
历史上第一台电子计算机ENIAC尚要等到1945年才会问世。
它依靠一万八千只真空电子管拼凑而成,重达三十吨。
占地近两百平方米,功耗高达一百五十千瓦。
运算速度仅五千次加法每秒,且故障率极高。