系統(tǒng)集成:     朱強(qiáng)
1.單晶硅:別稱硅單晶,是電子信息材料中最基礎(chǔ)性材料,屬于半導(dǎo)體材料.單晶已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)和國防各個(gè)領(lǐng)域,全球超過2000億美元的電子通訊半導(dǎo)體市場95%半導(dǎo)體器件以及99%以上的集成電路用硅,晶體硅太陽能電池也是近15年來形成產(chǎn)業(yè)最快行業(yè)之一.
2.多晶硅:單質(zhì)硅的一種形態(tài).熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核,如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,這些結(jié)合起來,就形成多晶硅.多晶硅晶體與單晶硅顯著不同點(diǎn)是多晶硅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如單晶硅,幾乎沒電性,因此大部分多晶硅都提煉成單晶硅,用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè).提煉出來的單晶硅可以分為電子級和太陽能級,電子級占55%,太陽能級占45%.隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,太陽能級的需求將逐步上升,到2008年太陽能級的需求將超過電子級單晶.
(1).光伏發(fā)電行情
 

 
 
       由于單晶硅的需求量不斷上升,所以在近五年的時(shí)間里對單晶爐的需求還是在不斷的上升,但是由于國內(nèi)缺乏自主創(chuàng)新能力,自主知識產(chǎn)權(quán)少,缺乏專業(yè)技術(shù)人才,大部分生產(chǎn)廠家的設(shè)備不上檔次,處于手動兼自動的狀態(tài),隨著國家對光伏發(fā)電發(fā)展力度的增強(qiáng)，對單晶硅品質(zhì)的要求增高，對單晶爐自動化要求也不斷提高，行業(yè)前景一片光明。
(5).體會:我不搞政治,不講一些虛無飄渺的話,在這里就講些實(shí)際問題.記得幾個(gè)月前,一家蕭山的日資企業(yè)日本工程師,做一臺出口于日本的芯片掃描檢測設(shè)備,所有的電氣器件完全從日本進(jìn)口.同樣的產(chǎn)品無論從時(shí)間上 ,價(jià)格上,國內(nèi)采購,時(shí)間上要短,價(jià)格上要便宜.我就問他了,山田先生,你為什么不在國內(nèi)采購,從時(shí)間,還是價(jià)格上來說,國內(nèi)都有優(yōu)勢,他回了我這么一句,我的設(shè)備都是出口日本,或者賣給國內(nèi)的日資企業(yè),我的設(shè)備要求100%質(zhì)量,你們國內(nèi)的電氣自動化產(chǎn)品無論從質(zhì)量上還是給我們設(shè)備的系統(tǒng)配置上都不能達(dá)到我的要求.
      這些東西值得我們反思,國內(nèi)在中等以上設(shè)備研發(fā)力度上較為薄弱(無論在電氣還是機(jī)械上).特別在新能源(風(fēng)力,光伏),電子制造設(shè)備投入人力,物力,財(cái)力都不多.不管是最終用戶,系統(tǒng)集成商,都不愿意花大成本開發(fā)一個(gè)暫時(shí)沒有回報(bào)性的設(shè)備.因此在這些行業(yè)上60%左右中高端設(shè)備都被國外所壟斷.
在者國內(nèi)一些制造商,為了短時(shí)間內(nèi)達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益,胡亂的仿造,造成設(shè)備的檔次降低,只能達(dá)到原有設(shè)備50%功能.在加上行業(yè)與行業(yè)之間的閉關(guān)鎖國,行業(yè)內(nèi)的閉關(guān)鎖國,以至商業(yè)行情,技術(shù)行情的不流通,無形中在國內(nèi)造成一種壓力(無法在這些行業(yè)上有所突破).
以上就是我做此設(shè)備項(xiàng)目的心得體會,也非常感謝杭州經(jīng)營部在此項(xiàng)目的上全力配合和支持.
以上所說的一切,對大家在以后的工作中有百分之一,甚至千分之一幫助,那也是我的榮幸.

(2).太陽能電池平均轉(zhuǎn)化效率
  

(3).單晶硅需求產(chǎn)量
 

  3單晶硅制法:單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅,然后用直拉法或懸浮區(qū)熔從熔體中生長出來棒狀單晶.單晶硅圓片按其直徑分6英寸,8英寸,12英寸(300mm)以及18英寸(450mm),直徑越大的晶片所核制的集成電路越多,芯片的價(jià)格也越低.由于成本和性能的原因,直拉法(CZ)單晶硅材料應(yīng)用最廣.然后把單晶棒經(jīng)過切片,熱處理,研磨等工藝變?yōu)槌善?在根據(jù)等級分為電子級和太陽能級.
  4以下主要介紹單晶工藝設(shè)備中的最初工藝設(shè)備－－－－-直拉法單晶爐，該設(shè)備的工藝，工序現(xiàn)已能基本掌握，并且在北侖一家單晶爐設(shè)備改造中拉晶調(diào)試基本成功。
(1)單晶爐:用于在惰性(氬氣)氣體環(huán)境中用石墨加熱器將多晶硅材料熔化,直拉法生長無錯(cuò)位硅單晶,.現(xiàn)在在北侖調(diào)試好的設(shè)備中,能夠拉6-8寸的單晶.主要通過晶升,堝升,晶轉(zhuǎn),堝轉(zhuǎn),溫度控制,直徑控制來完成其整個(gè)復(fù)雜工藝過程.
                   

       
          單晶爐    

           單晶硅棒
(2).系統(tǒng)組成(電氣):CJ1M-CPU22,CJ1W-PA205,CJ1W-ID211,
CJ1W-OC211,CJ1W-AD081(2個(gè)),CJ1W-AD08V,CJ1W-SCU41,
NS10-TV00B,FZ2-300(視覺傳感器,200萬象素),直流調(diào)速板(4個(gè))(廠家提供). ID211主要是用來接受一些報(bào)警信號,OC211用來控制晶升,堝升,晶轉(zhuǎn),堝轉(zhuǎn),晶降,堝降,手自動,進(jìn)氣.AD081主要用來接受晶升反饋,堝升反饋,晶轉(zhuǎn)反饋,堝轉(zhuǎn)反饋,堝位,晶位,溫度,氣體流量.DA08V主要用來控制晶升輸出,堝升輸出,晶轉(zhuǎn)輸出,堝轉(zhuǎn)輸出,功率輸出,流量輸出.SCU41主要是用來和FZ2-300進(jìn)行通訊來交換數(shù)據(jù),FZ2-300主要是用來檢測單晶直徑,從而經(jīng)過全閉環(huán)來進(jìn)行控制.可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇視覺傳感器,對于全自動單晶爐需要用到視覺,如果是半自動的設(shè)備,用紅外線檢測即可,FZ2-300相對于檢測精度,數(shù)據(jù)穩(wěn)定性都較好,但是價(jià)格較高(大致在8萬RMB左右),F160視覺精度,穩(wěn)定性上不如前者(實(shí)地檢測過).
     (3).工藝流程:抽真空,熔料,穩(wěn)定熔接,引晶,放肩,轉(zhuǎn)肩,等徑,收尾,停爐,以下介紹幾個(gè)重點(diǎn)工藝.
   a.引晶:晶體的頸部生長過程.

      (引晶過程)
      引晶是全自動過程中最為關(guān)鍵的一步,直接關(guān)系到后續(xù)過程進(jìn)行,引晶不好,影響成品的均勻度和彎曲度,從而導(dǎo)致材料的報(bào)廢(現(xiàn)在國際上多晶硅為20美元一公斤,拉成一根6英寸的晶棒大致需要14萬RMB左右的原材料).引晶主要是通過視覺傳感器檢測出來的直徑大小來判斷晶升速度快慢,速度太快,導(dǎo)致脫料,需要從引,太慢會導(dǎo)致引晶直徑太粗,影響成品等級數(shù),因此,引晶直徑一般在4.5寸到5寸左右.在半自動情況下,引晶需要靠單晶操作工靠經(jīng)驗(yàn)來引出來.
     b.放肩:直徑從細(xì)頸部分過渡到轉(zhuǎn)肩的過程,生長晶體的肩部.

 (放肩過程)
      在放肩過程中,需要把晶升速度減慢,溫度升高,直徑控制不起作用,該過程主要通過單晶長度來控制晶升,堝轉(zhuǎn),晶轉(zhuǎn),流量,因此單晶長度的穩(wěn)定性在這一環(huán)節(jié)上是非常重要的,由于該客戶是通過模擬量來決定單晶長度的,因此或多或少會產(chǎn)生一些干擾,建議在此環(huán)節(jié)上采用編碼器來決定單晶長度,這樣穩(wěn)定性要比前者要好的多.
c.等徑:晶體主體開始生長的階段.

 (等徑過程)
      在等徑過程中,需要直徑,溫度補(bǔ)償來控制.直徑信號在這一控制中會受到一些外界干擾,數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳變,因?yàn)闋t體本身是一個(gè)大功率設(shè)備,高頻波比較多,因此在這基礎(chǔ)上做一塊信號過濾板,得到的信號穩(wěn)定性會更好,也需要不斷的投入溫度來改變爐內(nèi)狀況,使得爐內(nèi)不至于結(jié)晶或無法形成主體.
(4)市場狀況: 硅單晶生長設(shè)備-單晶爐的主要分布如圖3所示：