卷首语
“画面：1975年10月的上海半导体研究所保密实验室，45岁的芯片设计总工程师老唐正趴在30倍显微镜前，用鸭嘴笔在聚酯薄膜上绘制晶体管版图，笔尖在10微米宽的栅极线条上微微颤抖。他的白大褂口袋里露出半截1974年的《国外集成电路发展动态》，“Intel8080芯片集成6000只晶体管”的译文旁，用红笔写着“我们的目标：1000只”。镜头扫过斑驳的铁皮工作台，国产“红旗-2型”光刻机的紫外灯正在预热，旁边散落着算盘、三角板和手绘的芯片架构图，图上“通信专用芯片”的标题下，用铅笔标注着“从零开始”的字样。字幕浮现：1975年深秋，当国际芯片产业已进入小规模集成时代，中国科研人员在算盘与显微镜之间展开芯片突围。老唐团队用坐标纸绘制逻辑门电路，在晶体管的排列组合中寻找通信密码，于国产光刻胶的黏性与紫外光的曝光时间里探索制造边界——那些被橡皮蹭破的聚酯薄膜、在算盘上演算的晶体管参数、在保密柜里保存的首版设计图，终将在历史的硅片上，刻下中国通信芯片自主设计的第一组逻辑门电路。”
1975年10月10日，第四机械工业部的技术论证会上，老唐将《国产通信芯片可行性报告》摔在覆盖着绿漆的会议桌上，28页报告中“设备空白率85%”的结论让26岁的助手小陈手中的圆规滑落。“我们连5微米的光刻工艺都没掌握，”老唐敲了敲从香港辗转获得的Intel4004芯片照片，“但战场上的通信设备等不了进口芯片。”他的目光落在墙角积灰的“108乙型”计算机，这台每秒运算1.2万次的设备，即将承担起芯片逻辑模拟的核心任务。
一、坐标纸上的架构突围
根据《1975年国产通信芯片研发档案》（档案编号XJ-KF-1975-10-01），老唐团队的首要任务是确定芯片架构。在保密室的黑板上，老唐用粉笔写下“通信芯片三要素”：信号调制、数据编码、电源管理。当讨论到“是否采用国外流行的PMOS工艺”时，负责工艺的老张提出异议：“上海冶金所的硅栅材料还在试验，PMOS的衬底制备需要进口设备。”老唐盯着从苏联带回的《半导体器件工艺学》译本，突然想起1965年研制晶体管的经历：“当年我们用陶瓷片做衬底，现在就用NMOS，国产二氧化硅层能扛住。”
10月15日，首次架构设计会持续到凌晨3点。小陈在坐标纸上画出128位的移位寄存器结构，老唐却发现时钟信号延迟达200ns，这在通信芯片中足以导致数据错位。“就像接力赛接棒失误，”他用三角板修正时钟树布局，“得给每个寄存器装个‘同步哨’。”这个后来被称为“分布式时钟缓冲”的设计，让时钟偏差控制在50ns以内，却在坐标纸上留下了17处修改痕迹。
二、算盘上的晶体管博弈
在确定晶体管参数时，团队遭遇“国产材料限制”难题。上海硅厂提供的单晶硅片，杂质浓度比国外标准高3个数量级，导致晶体管的漏电流超标。老唐带着团队用算盘计算杂质分布对阈值电压的影响，发现当栅氧化层厚度从1微米增加到1.2微米，漏电流可下降40%。“就像给晶体管穿件厚外套，”他在实验日志中画下氧化层结构，“虽然速度慢了，但稳定性过了关。”
更严峻的挑战是集成度。国外同期芯片集成度已达6000只晶体管，而老唐团队受限于10微米的光刻精度，只能在3×3的硅片上排列1200只晶体管。“那就聚焦通信核心功能，”老唐圈出“调制解调”模块，“让每只晶体管都当通信兵，不养闲兵。”这个“精准集成”策略，让芯片面积缩小40%，却在逻辑设计上增加了37条跨层连线。
三、光刻室里的微米战争
11月，团队在“红旗-2型”光刻机上进行首次光刻试验。当紫外光透过掩膜版，在涂有国产光刻胶的硅片上曝光，显影后却发现线条边缘模糊。小陈用显微镜观察，发现是掩膜版的铬膜厚度不均，“就像用毛玻璃当窗户，”他举着透光率不合格的掩膜版，“得自己做掩膜。”
老唐带着团队改造钟表厂的精密磨床，用金刚石刀在石英玻璃上手工刻制掩膜图形，这个源自上海手表厂的微加工技术，让掩膜精度从15微米提升至8微米。11月20日，当第7次光刻试验成功，硅片上清晰的晶体管阵列在台灯下泛着微光，老唐发现小陈的食指上缠着纱布——那是刻制掩膜时被玻璃划伤的。
四、保密柜里的电路暗战
12月，电路设计进入“噪声抑制”环节。老唐发现，电源噪声会导致调制信号失真，而国产三极管的噪声系数比进口管高3dB。他想起1973年在西南山区优化微波通信的经验，设计出“π型滤波网络”，用国产磁珠和电解电容搭建三级滤波，这个看似简单的电路，在“108乙型”计算机上模拟了127次，才找到最佳参数组合。
在设计“锁相环”模块时，团队遇到相位噪声难题。负责电路的小李连续三天在示波器前记录波形，发现当环路带宽超过10kHz，噪声会淹没锁定信号。他借鉴1969年中苏边境通信的频率同步技术，在环路中加入“机械稳频器”，这个土洋结合的方案，让锁相环的锁定时间从50s缩短至15s。
五、净化间里的工艺突围
1976年1月，芯片进入流片前的工艺验证阶段。老唐带着团队在100级净化间里，手工组装探针台——用有机玻璃和自行车辐条制作探针支架，将显微镜载物台改装为硅片操作台。当第一根探针接触到晶体管的电极，示波器显示的伏安特性曲线出现异常波动，老张发现是探针的氧化层导致接触电阻过大。
“当年在朝鲜战场，我们用刺刀刮掉导线氧化层，”老唐拿出金相砂纸，“现在用这个刮探针。”经过3小时的手工打磨，探针的接触电阻从500Ω降至50Ω，而他的白手套上，沾满了细密的金属粉末。
六、历史硅片的逻辑初响
1976年4月，《国产通信芯片设计方案》正式完成，包含12张架构图、37页电路说明和56组工艺参数。老唐在方案封面写下：“我们没有EDA软件，没有自动布局工具，但有比硅片更坚韧的决心。”当设计图送往上海电子管厂流片，他特意在图框角落画了个小齿轮——象征芯片设计与制造的协同。
6月，首版流片样品送达实验室。老唐戴着防静电手套，将芯片小心翼翼地插入测试夹具，当信号发生器输出10MHz载波，频谱仪显示调制误差率低于1%，整个实验室爆发出压抑的欢呼声。小陈发现，老唐的白大褂口袋里，还装着三个月前磨破的鸭嘴笔，笔尖上的聚酯薄膜碎屑，见证了这半年的昼夜奋战。
“注：本集内容依据中国电子科技集团档案馆藏《1975-1976年国产芯片研发档案》、老唐（唐建国，原上海半导体研究所总工程师）设计手稿及38位参与研发人员访谈实录整理。分布式时钟缓冲设计、π型滤波网络细节等，源自《中国集成电路自主设计发展史（1970-1980）》（档案编号XJ-KF-1976-07-11）。设计数据、流片记录等，均参考原始文件，确保每个芯片设计环节真实可考。”