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发表于 2019-4-7 20:16:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 大千世界 于 2019-4-7 20:17 编辑

  中车株洲所高级工程师为你讲述引进西屋公司半导体制造技术的故事


  2019-04-06 13:14:03  来源:@株洲发布


  作者介绍:  童宗鉴


  1965年毕业于西安交通大学电机系绝缘专业,1971年3月开始学习大功率半导体制造技术,参加过多项半导体器件研究开发项目。曾任株洲所高级工程师、半导体研究室主任、半导体厂厂长。


  1978年春节过后,株洲所半导体第一栋净化厂房投入使用,揭开了公司研发大功率器件的崭新篇章。多年来株洲所梦寐以求的高少子寿命得以实现,高压晶闸管成品率节节升高。而当我们沉醉在成功的喜悦中时,国内多家单位已经紧锣密鼓地在引进国外先进技术了。最早动手的是行业归口单位西安电力电子技术研究所,从美国GE公司引进晶闸管制造全套技术。紧接着又有北京变压器厂、北京椿树整流器厂等单位进行了引进。


  转眼间,引进线竟有十二条之多!看到国内同行热火朝天的引进步伐,我们既羡慕又妒忌!


  1984年铁道部启动150台8K电力机车招标项目。在购买机车的同时,拟引进八项关键技术。引进项目中没有半导体器件技术。我们很无奈,也急坏了老总工蒋之骥。蒋总带口信给所里,一定要努力一下,不能丢掉这次机会。完成韶山4机车3000V半导体器件课题后,我在这一年“放空”,在车间当工艺员,是离得开的人,他们就说让我去努力一下。


  此时,电力机车招标总项目的谈判已进入实质性阶段。五十赫兹集团不生产晶闸管,晶闸管是由美国西屋公司提供的。要获得该项技术,得先由西屋公司向五十赫兹集团转让,再从五十赫兹集团转让给我们,俗称“二次技术转让”,难度比较高。蒋总给我们支招,通过铁道部科技局傅志寰局长和工业总局周翊民局长给中技公司“施压”,强调半导体器件对机车发展的重要性。我没有打听他们是怎么去努力的,只知道后来中技公司勉强表了态:“我们努力一下吧!”


  大约过去了20天,传来好消息,西屋公司派人来了。蒋总对半导体技术情有独钟,自始至终参加该项目的技术和商务谈判。半导体专业名词很多,遇到生僻处,如聚酰亚胺、含镍茜素等,翻译有时也犯难,这时蒋总就会及时接过去。当年蒋总已是72岁高龄,有这么广博的知识和超强的记忆力,真是令人叹服!


  进入商务谈判阶段,蒋总一般不亲自翻译,他会在翻译间隙组织出最恰当的语言。例如,对方问到你们需要哪些文件?蒋总示意他来回答。“凡是涉及到这几种器件的所有文件都要完整地给我们,”一句话将诉求表达得清清楚楚。谈判中最难理解的是验证技术转让是否成功的判断程序。蒋总不厌其烦地与对方切磋,来回多轮后终于搞明白了,西屋公司不对技术转让成功与否负责,能做的是证明他转让给你的技术是有效的。


  1985年5月,国家正式批准150台8K电力机车采购合同,也就意味着从西屋公司转让技术分合同正式生效。


  经过几个月的准备工作后,西屋公司于11月派工程部主任瓦扎克先生来华介绍技术转让文件系统,并希望我们尽快启动培训程序。不等资料全部抵达就组成了首批培训组“半导体结片:总工艺和总设备考察”,目的是对西屋技术转让项目有个整体的认识。我和王正星被安排在第一批。出发前,分管引进的副所长周官森把我召到他办公室,详详细细交代了出国的注意事项。在此之前,所里与西屋公司没有任何来往,周副所长再三叮嘱我们行为处事要格外谨慎。这是他一贯的行事风格,严谨而细致。


  

  
▲1985年12月在美国西屋公司半导体部



  西屋公司半导体开发部位于匹兹堡,一个名叫YANGWOOD的小镇上。在公司边界处竖着一块木牌,上面有公司的标识和“Westinghouse”就是厂区了。


  第三天,西屋告知我们,考察组升级为经理团。这为我们在西屋的工作提供了更好的条件,因为提供技术资料的开放级别更高了。


  参观时印象最深刻的有四个方面:一是整个净化厂房的设备安排得满满的,空间利用非常好;二是工序分工细,每位操作者只做一步,效率很高;三是有一套科学的流程卡,记录了整个操作过程的主要参数和责任签署;四是这种细致的分工也体现在工程师身上,当我们就一些工艺问题提出疑问时,一定会请来该工序的工程师给我们解答。


  随后,所里相继又派出由刘甫松、齐银姐组成的工艺考察组,由张明、罗学文组成的检验和质量控制考察组,以及由徐达清、顾伯威等人组成的封装测试考察组(法国部分)。


  综合几个考察组的考察培训,我们列出了技术引进的重点:高效率清洗系统、闭管扩散、冷壁炉烧结、单面研磨、电子束蒸发、激光割圆、喷砂造型、旋转喷腐、冷焊封装、Lem测试系统等十个方面。


  

  
▲1985年12月在西屋公司现场讨论技术细节



  丁爱国所长希望我们能参加SS6投标,并表示能给予资金支持。


  在1986~1990年间,株洲所建造了一栋封装测试楼;配套了140万美元左右用以采购关键设备(资金中包括向湖南省银行的贷款、世行贷款、SS5机车的配套资金以及所里的自筹资金);建设、改造了六条管道;开展了八项基础工艺研究。


  参照西屋工艺技术要求,株洲所编制了一套“中西合璧”的工艺,拉成了一条大杂烩的3英寸生产线。被行业戏称为是国内“十二条半引进线”中的半条!


  消化西屋技术时,我们下决心改变传统的操作模式,将工艺分解为很小的单元,每位操作者只负责一小步。将工艺拆分的最大好处是减少了来来回回走动的时间,提高了生产效率。另一个好处是极大地提高了产品质量,每人单做一件事时容易规范操作规程,一旦偏离了正常工艺也能及时得到纠正。这也成了株洲所半导体制造流程化、标准化作业的开端。


  在引进工作中有几件事特别难以忘怀。


  列为引进关键设备首位的是电子束蒸发机,1985年11月底,我和王正星等待出国路过铁道部工业总局引进办时,他们对着我们喊:“株洲所的同志,有一笔外汇,你们要不要?”外汇额度使用有“当年有效,过期作废”的规定,我们听后,立即询问道:“能有多少?”对方答复说30万美元以内。我们一核计,正好可以买一台电子束蒸发机,而且在刚举办的上海展览会上,我们看到过一台展品,展览后可以有相当幅度的优惠。好在王正星的记忆力超级好,当场就列出了电子束蒸发机的主要参数,按要求填好了相关表格。在填写资料时把外事办的同志也感动了,夸赞道:“你们竟有这么好的记性!”我们回答道:“这正是我们梦寐以求的设备。”


  在引进设备中原计划包括冷壁炉,后来因试制GTO的需要,拟把冷壁炉换成双面光刻机。可是引进计划都已经正式上报了,周官森副所长让我去找蒋总商量一下有无可能?蒋总提出:他以周所长的名义写一份“检讨”,再找三个局主管签字,然后以铁道部的名义行文给中技公司。就这样,我们很快买到了急需的光刻机,开始了试制GTO的进程。


  冷壁炉转为委托电子工业部48所试制,周官森副所长曾二次赴48所商谈,廖勤生所长曾带领设计成员参观株洲硬质合金厂保密车间参观相似设备。经过一年的努力,就有效地投入试用,并被推广至全行业。


  为了提升半导体厂技术水平,所里委托华南理工学院对口培养了10名大学生补充到生产第一线,后来都成为了生产、销售、管理方面的专家。


  1991年3月,正式实施新工艺。经过大约4个多月的流转,圆满完成了(53+5)台份SS6硅机组元件任务,各项参数均达到西屋公司同类产品的水平。


  

  
▲1991年3月,生产线开通时铁道部、研究所领导莅临现场检查指导工作



  通过引进西屋制造技术,可以说在株洲所半导体发展历程中具有承上启下的意义:


  一是经济效益:58台份SS6硅元件投标成功,一次就收回了引进线投入的全部费用。在行业内被戏称为是“十二条半引进线”中的半条,却成为行业内效益最好的一条引进线。其中,硅机组散热器采用铜片结构,由王正星提供图纸总成,在电气设备厂的简易设备上焊接完成。


  二是引进西屋制造技术的同时,也引入了西屋科学的管理理念和行之有效的管理办法。例如,流程卡就参考了西屋的基本格式,严格的设计更改程序确保了工艺规程的权威性。净化区管理改为全年不间断通风后,合格率得到很大提高。


  三是引进制造技术后极大地提升了半导体厂基础水平,促进后续产业的发展。1998年开发成功全压接结构的器件,用于SS7D及后续车型。从2005年开始,5英寸以上晶闸管成功进入高压直流输电领域。


  四是“中西合璧工艺”有别于全套引进,在引进技术的同时,做了很多变通,激发了开发工程师创新能力。后来,尽管我们没有引进GTO及IGCT技术,甚至没有进去过ABB现场,却可以在短短17个月的时间内开发出4000A / 4500VIGCT产品。


  五是引进技术15年后,2000年晶闸管开始销往GE公司交通运输部,被我们替代的正是POWEREX(原西屋公司半导体部)的产品。


  引进技术20多年后, POWEREX公司曾有一个团队来中国调研考察,先头一站就是我们所。时任电力电子事业部总经理舒丽辉陪同客人参观了制造和试验现场,详细介绍了我们的产品及应用。当他们了解到我们的产品已经覆盖整流管、晶闸管、GTO、IGCT不同直径系列,电压等级从1200V至8500V ,6500V电压器件成品率达到90%以上,价格又比他们的便宜一半还多时,他们说了一句:“今后不再考虑中国市场了!”


  POWEREX公司的这句评价,成为从西屋引进半导体制造技术成功的最好诠释!


一直被朋友称为小博士。其实就是书读得多一些而已。
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