第一卷災後吉祥 第四十九章 虎崖硅谷(1) 文 / 一地風兒
不幾日，「95」式槍彈下線，經過兩天緊張地安裝調試後，虎崖的生產線又運行起來，不停地生產著英制槍彈。大隊除將為各寨民兵配置的英制槍彈補充更換一新外，其餘的就源源不斷地運送到了刀瑪設在八莫和臘戌的兩個商隊基地。
李三貓和查爾斯、湯姆等卻苦著臉向陳佳永匯報：他們開發民品的事進展不大。因為一般的民用鐵器和木製品，劉老根和崔旺才他們遷到吉祥寨的兩個工廠生產就足以夠了。還有偏崖汪三編織廠的棕、竹、麻等編織商品，也很暢銷。趙狗子他們服裝廠生產的土布和臘染布，也成了各寨以及周邊寨民的搶手貨。而他們虎崖研製出來的如小型電動機、電吹風、微型電動剃鬚刀、電風扇等家用小電器，一時還沒有找到很好的銷路。因為：絕大多數地方都還沒有交流電。陳佳永一時也想不出好的辦法來，只是鼓勵他們繼續研究開發下去。
陳佳永在石室裡也在冥思苦想著民用品的開發。他不由地擰開了刀瑪從曼德勒買回來，配置給他的那台電子管交流收音機。當時的收音機，是在電子管發明後才研製出來的，但效果很差，還需要接上高高的天線才能正常收聽。
陳佳永定定地看著那收音機，聽著裡面的音樂，聽著聽著，不禁就對這收音機端詳起來。據說這最新出產的高級玩意兒還是刀瑪打批發，花低價每台100個大洋，從曼德勒買進了10台，挺金貴的。目前只有偏崖曾凡強和虎崖他這裡使用了兩台，因為只有這兩處才有交流電。他抱過收音機放在了桌上，取下電源後，就用螺絲刀等工具將這架收音機折卸開來。
零件拆了一堆，陳佳永細細地打量了一下：一個笨重的電源變壓器、散熱器、一個硅片濾波整流器和諸如調諧器、電阻、電容啥的，而核心就是那兩隻電子管了。陳佳永知道：電子管猶如白熾電燈泡一樣有燈絲的，耗電量大，壽命也短，但是工作性能很穩定，功率也較大。雖然後世半導體和大規模集成電路的出現，電子管基本上被淘汰了，但由於它的大功率和穩定性的優點，仍然作為輔助電路，少量地用在了諸如大型計算機、程控電路特別是功率要求很大的大型音響等電子設備之中。
陳佳永對這些簡單的電路約算了算，簡直簡單到小兒科，還不及後世他花2元rm幣買的一塊集成塊電路塊的千分之一。他想：如果改進一些元件，諸如採用半導體元件，不僅能提高收音機的性能，還能減輕重量，還能增加功放效能；還有在機內設置一根磁棒，再在機上安裝一根拉桿天線，靈敏度不就大大提高了嗎，室外天線就不需要了。甚至還可以設置成交直兩用電路，用1只24伏的小型蓄電瓶就可滿足這種收音機的工作需要……
陳佳永立刻興奮起來，就打電話到偏崖，和曾凡強進行了一番探討。曾凡強說：他也研究過了這架收音機，缺陷多多，就不用說了。但是，那電子管的功放效果還是不錯的。若是要改進它，還有一個辦法。就是仿後世60年代的「紅燈」牌6燈電子管收音機。但是，咱們目前還造不出電子管，電子管在目前也是個新東西，不僅造價高，工藝複雜，價格也非常昂貴，而且還很稀罕，有價無市，一般都是買不到的。我們就是做出了高質量的電子管收音機，也是沒有商業價值的。他建議邁過電子管收音機這一步，直接向半導體和集成電路發展。差設備，可以自己研發。半導體的原材料硅、鍺等在滇緬有的是，想辦法提煉出來就行了的。
陳佳永心裡有了底，他和馮吉在電話中交換了意見後，決定馬上成立「偏崖大隊電子設備研究所」，由他任所長，曾凡強任兼職副所長，調華萊士為研究所專職技術員，在含虎崖在內的全大隊及各寨選撥文化程度較高的15人為員工，研究所就設在虎崖。
次日，華萊士就打著背包興沖沖他來到了虎崖。3天後，陸續挑選招齊了15人，都在初中文化程度以上。原來的木工車間就劃歸了電子研究所。
人員到齊後，先由陳佳永、曾凡強和華萊士為他們上電子基礎知識、數學、物理、化學、英語等基礎課程，
陳佳永從u盤裡調出了半導體的原理、性能、材料、用途、設備製造、製作工藝等方面的資料，並打印成了教材，先讓學員們預習。上了5天基礎課後，他和曾凡強就輪流就為學員們上專業課了。
曾凡強首先講了電磁切割產生電流原理、強電(交流電)、弱電(直流電)、微電、電子運動、電磁波、電波、微波等有關電與磁的基本原理知識。
陳佳永則講了關於半導體和主要材料鍺和硅的常識課：
「我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。
「硅在自然界分佈極廣，地殼中約含27.6％，因為地殼的主要部分都是由含硅的岩石層構成的。含量僅次於氧，居第二位。長石、雲母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類；水晶、瑪瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。結晶型的硅是暗黑藍色的，很脆，是典型的半導體。化學性質非常穩定。在常溫下，除氟化氫以外，很難與其他物質發生反應。硅用於製造高硅鑄鐵、硅鋼等合金，有機硅化合物和四氯化硅等，是一種重要的半導體材料。晶體硅為灰黑色，而單晶硅則是一種重要的半導體材料，摻有微量雜質的硅單晶可用來製造大功率的晶體管，整流器和太陽能電池等。
「硅在地殼中的含量是除氧外最多的元素。如果說碳是組成一切有機生命的基礎，那麼硅對於地殼來說，佔有同樣的位置，因為地殼的主要部分都是由含硅的岩石層構成的。這些岩石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。
「高純度硅在石英中提取，以單晶硅為例，提煉要經過以下過程：石英砂一冶金級硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。冶金級硅的提煉並不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98－99%，但半導體工業用硅還必須進行高度提純(電子級多晶硅純度要求11個9，太陽能電池級只要求6個9)。而在提純過程中，有「三氯氫硅還原法(西門子法)」等。得到高純度的多晶硅後，還要在單晶爐中熔煉成單晶。
「而鍺則存在於煤、鐵礦和某些銀礦、銅礦中，也可從鍺石中產出。還可由二氧化鍺用碳還原制得。也可以從煤爐煙道中的灰塵中回收。也可以從從精煉銅、鋅、鉛中獲得……
講科技基礎課有時是非常枯燥的。但是，陳佳永和曾凡強的講課內容，幾乎都是全新的技術術語和從未聽說過的知識，也算是由淺及深的電子科普知識課，非常吸引人，連旁聽的安貞子都聽得入了神。以至於安德森、查爾斯、湯姆、李三貓、莫二妹等一大批好學的人，都強烈要求他們每晚上再復講一遍。
曾凡強的課，更是引人入勝。他將陳佳永拆散了的那台英國產的電子管2燈交流收音機零件搬到了講台上，拿著實物為例，像講故事一樣，講解了電子管收音機的工作原理：
「1904年，世界上第一隻電子管在英國物理學家弗萊明的手下誕生了。人類第一隻電子管的誕生，標誌著世界從此進入了電子時代。世界上第一台計算機就採用了用1.8萬隻電子管，佔地170平方米，重30噸，耗電150千瓦時。
「說起電子管的發明，我們首先得從「愛迪生效應」談起。愛迪生是一位舉世聞名的大發明家，在研究白熾燈的壽命時，在燈泡的碳絲附近焊上一小塊金屬片。結果，他發現了一個奇怪的現象：金屬片雖然沒有與燈絲接觸，但如果在它們之間加上電壓，燈絲就會產生一股電流，趨向附近的金屬片。這股神秘的電流是從哪裡來的呢？愛迪生也無法解釋，但他不失時機地將這一發明註冊了專利，並稱之為「愛迪生效應」。後來，有人證明電流的產生是因為熾熱的金屬能向周圍發射電子造成的。但最先預見到這一效應具有實用價值的，則是英國物理學家和電氣工程師弗萊明。
「後來，美國發明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個柵板，從而發明了第一隻真空三極管．這一小小的改動，竟帶來了意想不到的結果．它不僅反應更為靈敏、能夠發出音樂或聲音的振動，而且，集檢波、放大和振蕩三種功能於一體．因此，許多人都將三極管的發明看作電子工業誕生的真正——……
曾凡強又講道：
「電子管有一種更好的替代產品就叫晶體管。什麼是晶體管呢？通俗地說，晶體管就是用半導體做成的固體電子元件。像金銀銅鐵等金屬，它們導電性能好，叫做導體。木材、玻璃、陶瓷、雲母等不易導電，叫做絕緣體。導電性能介於導體和絕緣體之間的物質，就叫半導體。晶體管就是用半導體材料製成的。這類材料最常見的便是鍺和硅兩種。
「晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍，可以稱得上永久性器件的美名。首先、晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產生自由電子。一台晶體管收音機只要幾節乾電池就可以半年一年地聽下去，這對電子管收音機來說，是難以做到的。其次、晶體管不需預熱，一開機就工作。例如，晶體管收音機一開就響，電子管設備就做不到這一點．開機後，非得等一會兒才聽得到聲音。顯然，在軍事、測量、記錄等方面，晶體管是非常有優勢的。第三、晶體管結實可靠，比電子管可靠100倍，耐衝擊、耐振動，這都是電子管所無法比擬的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用於設計小型、複雜、可靠的電路。晶體管的製造工藝雖然精密，但工序簡便，有利於提高元器件的安裝密度。正因為晶體管的性能如此優越，所以，我們一定要盡快研製出來。
「氟硅酸鉀（k2sif6）與過量金屬鉀共熱制得無定形硅，在氧氣中燃燒，生成二氧化硅－－硅土，硅被命名為silicium。在高純度的單晶硅中摻入微量的第iiia族元素，就形成了p型硅半導體；摻入微量的第va族元素，就形成了n型和p型半導體，把它們結合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。我們電子研究所即將研製的二級管、三級管、晶閘管甚至今後要研製的各種集成電路，包括我們帶來的計算機內的芯片和cpu，都是用硅來做原材料的。
「我們要製成的硅為可控硅，不管可控硅的外形如何，它們的管芯都是由p型硅和n型硅組成的四層p1n1p2n2結構。它有三個pn結（j1、j2、j3），從j1結構的p1層引出陽極a，從n2層引出陰級k，從p2層引出控制極g，所以它是一種四層三端的半導體器件……
陳佳永又講解了硅的生產工藝流程、設備、和操作方法等。虎崖的由兩台蒸汽機帶動的兩台30千瓦發電機晝夜運轉不停；各種機床設備趕製著電研所所需設備的零部件；鑄造和鍛壓車間也是爐火熊熊，為電研所趕製著缸、殼、管等部件。李三貓和湯姆、華萊士等則認真按著資料照圖施工……車間裡的設備是由內置降液管的進料塔、加熱器、再沸器、冷凝氣、回流罐等，再加上一些較複雜精細的反應鍋、電弧爐等各種設施組成的。李三貓他們感歎道：這些日子就忙著造出了這一堆類似「蜘蛛精」的「怪物」了。
半個月後，硅的生產車間建成並一次性投產了。一下子耗去了虎崖庫存的10噸鋼材和一噸銅材以及不少物資。累計又花去了約5萬大洋。大隊後勤部刀郎的錢袋子又一次幾乎被陳佳永掏了個空，令他心疼不已。