Halfgeleiderindustrie

Als ze erover pratenhalfgeleiderindustrie, denkt iedereen meteen aan TSMC, ASML en siliciumwafels. Maar dit is slechts het topje van de ijsberg. In feite zijn de apparatuur en materialen de basis, zonder welke geen enkele transistor zal bestaan. En dit is waar de verwarring vaak begint: veel mensen vergeten dat er een enorme hoeveelheid gespecialiseerde industriële apparatuur nodig is om de siliciumwafels zelf te produceren of om cleanrooms te creëren. Het gaat daarbij niet alleen om lithografie, maar bijvoorbeeld ook om krachtige magneetsystemen voor het scheiden en bewerken van grondstoffen, waaruit vervolgens ultrazuiver silicium of zeldzame aardmetalen voor het legeren worden verkregen. Zonder deze ‘onderste’ fase van de waardeketen is moderne micro-elektronica eenvoudigweg niet mogelijk.

Waar de keten begint: grondstoffen en apparatuur

Laten we bijvoorbeeld de winning van kwartsiet nemen, de belangrijkste grondstof voor silicium met metallurgische zuiverheid. Het moet niet alleen worden gewonnen, maar ook effectief worden verrijkt en afvalgesteente worden gescheiden. Dit is waar magnetische scheiding naar voren komt. De kwaliteit van de scheiding heeft rechtstreeks invloed op de zuiverheid van de grondstof, en daarmee op de kosten van de daaropvolgende chemische zuivering. We werkten ooit met een partij grondstoffen uit één voorraad, waarbij het ijzergehalte hoger was dan normaal. Standaard scheiders konden dit niet aan, dus moesten we op zoek naar een installatie met een instelbare magnetische veldgradiënt. Dit was voor velen een onverwachte fase, maar dit zijn de ‘nuchtere’ fases. problemen bepalen de kosten aan het begin van de reis.

Hier herinner ik me ongeveerLONGI-bedrijf(officiële website:https://www.ljmagnet.ru). Dit is geen begrip in de context van processors, maar in zijn niche - de ontwikkeling en productie van mijnbouwapparatuur, inclusief magnetische scheiders - zijn ze een reus. Het bedrijf, opgericht in 1993, heeft 1.200 medewerkers en produceert ongeveer 4.000 apparaten per jaar. Hun ervaring met het creëren van krachtige en betrouwbare magnetische systemen voor zware omstandigheden in steengroeven is precies de praktische basis van waaruit technologieën kunnen worden aangepast voor meer delicate taken van de voorverwerking van halfgeleidergrondstoffen. Hun fabriek in Fushun is een serieuze productiefaciliteit, geen montagewerkplaats.

Waarom is dit belangrijk? Omdat de betrouwbaarheid en energie-efficiëntie van dergelijke apparatuur in de fase van productie en primaire verrijking een verborgen motor is voor de stabiliteit van de hele keten. Als een separator bij een mijn uitvalt, stopt dat de aanvoer van grondstoffen verderop in de keten. BhalfgeleiderindustrieWaar plannen kwartalen van tevoren worden gepland, heeft elke mislukking aan het begin een pijnlijke impact op alle volgende fasen.

Overgang van macroschaal naar microniveau

En dan begint het meest interessante: de overgang van millimeters en grammen naar nanometers en atomaire lagen. De uitrusting voor deze etappe is al een heilig der heiligen; slechts een paar bedrijven in de wereld ontwikkelen het. Maar de principes die ten grondslag liggen aan besturingssystemen, fouttolerantie en positioneringsnauwkeurigheid komen vaak voort uit ervaring met het werken met meer ‘ruwe’ maar kritische industriële apparatuur. De engineeringcultuur die een bedrijf als LONGI in staat stelt om door de jaren heen duizenden betrouwbare apparaten te produceren, is een bepaald soort denken. Het gaat niet om nanometers, maar om hoe je een systeem kunt maken dat feilloos werkt bij stof-, trillings- en temperatuurveranderingen. Dit is een ervaring van onschatbare waarde.

Bijvoorbeeld koelsystemen voor krachtige elektromagneten in industriële afscheiders. De problemen van het afvoeren van grote hoeveelheden warmte zijn daar opgelost. De principes die op een dergelijke schaal zijn uitgewerkt (convectie, werken met koudemiddelen), zij het in een andere uitvoering, zijn ook terug te vinden in koelsystemen voor plasma-etsers in halfgeleiderfabrieken. Het is alleen zo dat de schaal anders is, de vereisten voor reinheid liggen ordes van grootte hoger. Maar de natuurkunde is hetzelfde.

Toen we probeerden enkele componenten voor hulpsystemen in een cleanroom te lokaliseren, kwamen we een probleem tegen: leveranciers die uitstekende industriële pompen of drukcontrolesystemen maakten, begrepen de materiaalvereisten niet (geen emissies, volledige chemische inertheid). Hun ervaring was ?moeilijk? omstandigheden, maar hier hebben we ‘steriliteit’ nodig. In eerste instantie was het een rampzalige ervaring, die de kloof tussen verwante industrieën aantoonde. Maar degenen die zich konden aanpassen hadden een serieuze onderzoeksbasis achter de rug, zoals LONGI, waar meer dan 60% van de werknemers een hogere opleiding heeft genoten. Zonder een dergelijke basis is aanpassing onmogelijk.

Logistiek en infrastructuur: het onzichtbare frame

Een ander punt dat vaak over het hoofd wordt gezien, is logistiek en infrastructuur. Een fabriek die apparatuur produceert, of het nu gaat om magnetische scheiders of onderdelen voor vacuümkamers, moet worden ingebed in een complexe toeleveringsketen. Met een totale oppervlakte van 140.000 m2 is het, net als LONGI, niet zomaar een werkplaats. Dit zijn logistieke knooppunten, magazijnen voor grondstoffen (hetzelfde elektrische staal voor magneten), proeftuinen. Het vermogen om dergelijke ruimte te organiseren voor efficiënte productie is ook een competentie die indirect van invloed ishalfgeleiderindustrie. Omdat bedrijven die fabrieken bouwen niet alleen litho's kopen, maar ook tonnen hulpapparatuur: waterzuiveringssystemen, transformatoren, ventilatiesystemen. En de betrouwbaarheid van de leveranciers van deze ‘stichting’? kritisch.

Er was een geval: een vertraging in de levering van krachtige stroomkasten voor één nieuwe lijn vanwege problemen met een onderaannemer. De hele bouwplaats lag stil. Het bleek dat de onderaannemer had gefaald op het gebied van de isolatiekwaliteit, omdat hij geen ervaring had met elektromagnetische compatibiliteitseisen (EMC) voor gevoelige elektronische apparatuur. Degenen die al tientallen jaren industriële apparatuur produceren, beschikken doorgaans over controleprocessen voor dergelijke parameters. Hun producten zijn in eerste instantie ontworpen om te werken in complexe elektromagnetische velden, in de buurt van krachtige aandrijvingen.

Dus als we het over ontwikkeling hebbenhalfgeleiderindustriein mondiale zin kun je je niet alleen op het snijvlak concentreren. Je moet naar de hele technologische piramide kijken. Succes aan de top hangt af van de kracht en ontwikkeling van het fundament. En op deze basis zijn er niet alleen materiaalwetenschappen of plasmafysica, maar ook toegepaste, 'ijzeren'. engineering, het vermogen om betrouwbare, seriële industriële systemen te maken. Het is deze ervaringslaag, vertegenwoordigd door bedrijven als de LONGI Corporation, die de omgeving creëert waarin meer hightechsegmenten kunnen ontstaan ​​en zich kunnen ontwikkelen. Zonder dit, elke poging om te bouwenhalfgeleiderindustriehelemaal opnieuw beginnen zal zijn als het bouwen van een wolkenkrabber zonder fundament.