MOS集成电路在我国最早的研究开发与应用推广
清华大学微电子所研究员 李瑞伟
六十年代末、七十年代初，集成电路技术在国外的发展也只不过十年左右时间，还不很成熟，在我国则刚刚在起步阶段。不论国外还是国内，集成电路都是在双极型器件的基础上发展起来的。后来在六十年代后期，国外出现了MOS集成电路，发展十分迅猛，使集成电路水平很快从小规模集成提高到中、大规模。而在我国，集成电路技术仍处在双极型小规模电路的研究与小量生产阶段。虽说现在国内外MOS集成电路都已成为微电子学的主流技术，但在当时，MOS集成电路技术还存在不少困难，大家对它的发展前途仍有很多疑虑。在这样的形势下，1970年当时清华大学半导体车间（现清华微电子所的前身之一）的徐葭生同志带领十几个中青年教师毅然投入了开拓我国MOS集成电路的研究开发与应用推广的事业。
与双极型电路相比，MOS集成电路具有电路简单、功耗低、集成度高的优势。但在发展的初期，也存在着两个比较大的难点。一个是，MOS器件由于是绝缘栅输入，因此很容易被静电击穿。当时国内有人形容MOS电路的特点是“MOS、MOS（读音‘摩思’），一摸就死”。第二个难点是，对MOS器件关键特性有很大影响的栅氧化层面电荷在当时很难控制，因而大大影响了MOS电路的可生产性与工作稳定性。在当时缺乏技术资料、工艺设备与生产条件十分落后的情况下，徐葭生等同志自力更生，从工艺上和电路设计上解决了栅氧化层电荷控制与静电损伤保护问题，为MOS集成电路在我国的发展扫清了技术障碍。
当时国内只是双极型小规模集成电路，主要是门电路、单触发器等有小量生产。徐葭生同志带领半导体车间开发研制成功了中小规模MOS系列数控电路，包括了计数器、寄存器、译码器及各种多触发器、门电路等几十个品种，并进行了小量生产。为了使这些电路得到应用推广，半导体车间的同志还制作了频率计、数码显示等多种应用部件，到有关应用单位演示、推广，并帮助他们解决应用中的技术问题。这样，终于使MOS集成电路得到了社会的认可。在这一基础上，半导体车间的同志又积极向部分半导体厂推广与传授所开发的MOS电路产品与生产工艺技术，派人帮助他们解决接产中的问题，并多次举办学习时间为一年的培训班，帮助这些厂培养生产技术骨干。在此期间，先后接产清华大学数控系列电路的有北京半导体器件五厂、前门器件厂、上海元件五厂、天津第一半导体厂、石家庄半导体器件厂、保定无线电二厂等。这些数控系列MOS电路，后来成为不少半导体厂的主打产品。因此，说清华大学半导体车间成为了我国MOS集成技术最早的发源地是一点也不夸张的。
在成功开发、推广中小规模数控系列MOS集成电路的基础上，半导体车间的同志又进一步向中大规模MOS集成电路进军。从1974年到1976年，先后研制成功050型台式计算机（器）全套电路、2240位96字符发生器和1K位硅栅动态存储器（1K DRAM）等多种大规模集成电路，使我国集成电路水平迈进了大规模（每芯片集成1000个元件以上）的门坎。从70年代开始直至76年以后相当长的时期内，清华大学在国内一直保持着MOS集成电路技术的最高水平，成为我国集成电路技术发展的领头羊。
除了集成电路技术本身之外，清华半导体车间对我国集成电路生产基础条件的发展也起了重要的推动作用。集成电路技术的发展是一个系统工程，不但需要有深入的器件物理、电路设计和工艺制造研究，而且还必须有高精尖的工艺与测试设备、高纯度高性能的基础材料以及超净厂房等基础条件的配套发展。实际上，很多集成电路技术是固化在基础条件发展中的。而当时我国半导体生产的基础条件根本不能满足大规模集成电路发展的要求。
当时半导体车间所用的工艺设备全部都是国产的、用于早期晶体管小量生产的产品。这些设备根本不能满足大规模集成电路生产对设备的高精度和自动化要求。有很多关键设备是自制的，例如制版用的高精度初缩机；栅氧化用的三氯乙烯氧化设备；光刻用的高速匀胶机；刻蚀多晶用的等离子刻蚀设备等。为了满足大规模集成电路研制的需要，有些关键设备是与有关设备生产单位协作开发的。例如掩模制造用的高精度分步重复精缩机就是由清华大学电子系与精密仪器系共同设计制造，由半导体车间试用并提出改进意见，经过多次改型才最后定型生产的。这个分步重复精缩机成为了当时国内集成电路生产厂普遍采用的设备。
当时半导体生产所用的原材料也大都不能满足大规模集成电路生产的要求。例如当时所用最纯的化学试剂也只是达到优级纯（高于分析纯），但它仍含有大量不溶性颗粒物，因而会在集成电路芯片上造成缺陷而大大影响成品率。为解决这一问题，半导体车间与北京化学试剂厂协作生产出了电子纯和纯度更高的MOS纯产品。又例如与北京化工三厂协作生产出能满足大规模集成电路生产要求的光刻胶等。这些产品都成为了当时集成电路产业普遍采用的基础原材料。实际上，当时很多半导体生产所用原材料厂都以通过清华大学半导体车间试用作为他们开发产品的重要参考。
当时国内半导体器件与集成电路生产所普遍使用的厂房也就是卫生条件好一些、干净一些的密封空调房间，空气并未经过净化过滤，灰尘含量通常为每立方英尺几百万颗（直径在0.5μm以上的灰尘）。这样的条件下，硅片上的灰尘污染当然是很严重。为了满足大规模集成电路电路研制的需要，半导体车间的同志自己设计、自己采购材料联系施工，对原来的800 m2实验室进行了净化改造，建成了净化级别达到1000级（每立方英尺空气含0.5μm以上灰尘1000个以下）和10,000级的超净车间350平方米。这是当时国内第一个可满足集成电路生产要求的超净车间。它不仅为当时半导体车间的集成电路研制提供了合格的净化环境，也为后来微电子所的研究开发准备了基础条件。这一净化房还为当时国内集成电路产业提供了很多可供参考的经验，成为许多集成电路厂厂房改造与建设的取经目标。
集成电路技术的研究开发具有很强的集体性。以上这些成就的取得是与半导体车间全体同志的努力分不开的，而徐葭生同志则是这一团结战斗的科研集体的杰出代表和学术带头人。由于徐葭生同志对我国集成电路事业的突出贡献，他作为我校仅有的两名代表之一参加了1978年由邓小平同志倡导召开的我国首次全国科学大会。清华大学的另一代表是当时的清华大学校长刘达同志。
