Когда слышишь 'ведущий производитель карбида кремния', многие сразу представляют себе блестящие лаборатории с идеальными кристаллами. На деле же всё начинается с пыльных цехов и чёрного зернистого порошка. Вот уже 17 лет наблюдаю, как АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния проходит этот путь - от сырья до тех самых пластин, что меняют электронику. И знаете, главное заблуждение - будто технология карбида кремния это нечто универсальное. На самом деле даже в пределах одного завода могут существовать три разных линии с абсолютно разными параметрами обработки.
В 2008 году мы на собственном горьком опыте убедились, что экономия на шихте приводит к катастрофическому браку. Помню, тогда попробовали заменить классический кокс более дешёвым аналогом - вроде бы тот же углерод, но... Получили партию с включениями размером до 200 микрон. Пришлось перерабатывать 12 тонн, теряя две недели графика. После этого в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния появилась отдельная лаборатория контроля входящего сырья.
Сейчас наш технолог Сергей Петрович, глядя на спектрограмму шихты, может точно сказать, какой будет структура кристалла. Это приходит с опытом - он десять лет только и делает, что сравнивает состав шихты с конечным продуктом. Интересно, что даже при идеальных пропорциях бывают отклонения - виной тому влажность, которую не всегда удаётся стабилизировать в условиях Ланьчжоу.
Кстати, о минеральной продукции - многие недооценивают её значение. А ведь именно примеси в минеральном сырье иногда дают неожиданные преимущества. В 2015-м случайно получили партию с повышенным содержанием кальция - и сопротивление готовых пластин оказалось на 7% ниже ожидаемого. Правда, повторить результат смогли только через полгода экспериментов.
До сих пор помню свою первую самостоятельную смену на печи №4 - тогда я перепутал циклы нагрева и чуть не угробил всю загрузку. Старший мастер тогда сказал: 'Технология карбида кремния не прощает невнимания к мелочам'. С тех пор прошло 14 лет, но этот принцип остаётся главным.
Современные печи на https://www.lzhy.ru конечно, уже с компьютерным управлением, но опыт оператора всё равно решает. Особенно в последние 12 часов синтеза, когда нужно улавливать малейшие отклонения по току. Интересно, что даже идентичные печи №5 и №6 дают разницу в структуре кристаллов - вероятно, из-за разной циркуляции теплоносителя.
Самое сложное - это остановка процесса. Резкое охлаждение приводит к трещинам, медленное - к нежелательной рекристаллизации. В 2012 году мы три месяца подбирали оптимальный режим для новых печей - потеряли около 20 тонн продукции, зато теперь наш цикл считается эталонным в регионе.
Многие считают дробление простым этапом - мол, размельчил и всё. На практике именно здесь формируются будущие дефекты структуры. После установки немецких дробилок в 2016 году мы сначала получили повышенное содержание микропор - оказалось, их конструкция не учитывала хрупкость именно нашего карбида кремния.
Сейчас используем каскадную систему: щёковые дробилки для крупного помола, потом роторные, и в конце - струйные для финальной обработки. Но даже при идеальной настройке каждый месяц приходится корректировать режимы - сырьё-то неидеальное, живём не в вакууме.
Самое неприятное - когда при классификации попадаются зёрна с внутренними напряжениями. Они проходят все стадии контроля, а потом всплывают уже у клиента после термической обработки. Боролись с этим годами, пока не внедрили акустический контроль на выходе с дробильного участка.
Долгое время у нас ферросилиций считался чуть ли не отходом производства. Пока в 2019 году китайские партнёры не показали, как его можно использовать в высоколегированных сталях. Оказалось, наш состав идеально подходит для ответственных деталей - низкое содержание фосфора даёт преимущество.
Сейчас это уже полноценная продуктовая линейка, хотя и остаётся в тени основного производства. Интересно, что технология получения ферросилиция у нас фактически обратная общепринятой - мы не добавляем железо, а наоборот, выделяем его из расплава.
В прошлом месяце экспериментировали с различными режимами отжига - хотели улучшить структуру. Получили интересные результаты, но пока нестабильные. Видимо, придётся менять всю цепочку, а это уже капитальные вложения.
Когда я начинал в 2007-м, главным инструментом контроля был молоток - по звуку определяли качество кристаллизации. Сейчас на АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния стоит японский рентгеноструктурный анализатор, но старые методы иногда всё равно выручают.
Самое сложное в контроле - поймать переходные состояния. Бывает, партия проходит все тесты, а через месяц хранения проявляются дефекты. С 2020 года ведём статистику по таким случаям - уже накопилась приличная база для анализа.
Недавно внедрили систему отслеживания по цепочке - теперь каждый килограмм можно проследить от сырья до упаковки. Правда, данные пока не всегда коррелируют с реальными дефектами - видимо, не все параметры учитываем. Работа продолжается.
Сейчас все говорят про пластины большого диаметра, но на практике пока даже 150-миллиметровые вызывают сложности. Мы в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния экспериментируем с 100-мм, но стабильность оставляет желать лучшего - примерно каждая третья пластина идёт в брак.
Интересно наблюдать за развитием зонной плавки - технология перспективная, но для массового производства пока дороговата. Хотя на выставке в Новосибирске видели установку, которая в перспективе может снизить себестоимость на 40%.
Лично я считаю, что будущее за гибридными технологиями - не чистый карбид кремния, а композиты на его основе. Уже пробовали добавлять нитрид алюминия - результаты обнадёживающие, но говорить о серийном производстве рано. Как говорится, поживём - увидим.
