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中車株洲所高級工程師為你講述引進西屋公司半導(dǎo)體制造技術(shù)的故事
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童宗鑒
1965年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電機系絕緣專業(yè),1971年3月開始學(xué)習(xí)大功率半導(dǎo)體制造技術(shù),參加過多項半導(dǎo)體器件研究開發(fā)項目。曾任株洲所高級工程師、半導(dǎo)體研究室主任、半導(dǎo)體廠廠長。
1978年春節(jié)過后,株洲所半導(dǎo)體第一棟凈化廠房投入使用,揭開了公司研發(fā)大功率器件的嶄新篇章。多年來株洲所夢寐以求的高少子壽命得以實現(xiàn),高壓晶閘管成品率節(jié)節(jié)升高。而當(dāng)我們沉醉在成功的喜悅中時,國內(nèi)多家單位已經(jīng)緊鑼密鼓地在引進國外先進技術(shù)了。最早動手的是行業(yè)歸口單位西安電力電子技術(shù)研究所,從美國GE公司引進晶閘管制造全套技術(shù)。緊接著又有北京變壓器廠、北京椿樹整流器廠等單位進行了引進。
轉(zhuǎn)眼間,引進線竟有十二條之多!看到國內(nèi)同行熱火朝天的引進步伐,我們既羨慕又妒忌!
1984年鐵道部啟動150臺8K電力機車招標(biāo)項目。在購買機車的同時,擬引進八項關(guān)鍵技術(shù)。引進項目中沒有半導(dǎo)體器件技術(shù)。我們很無奈,也急壞了老總工蔣之驥。蔣總帶口信給所里,一定要努力一下,不能丟掉這次機會。完成韶山4機車3000V半導(dǎo)體器件課題后,我在這一年“放空”,在車間當(dāng)工藝員,是離得開的人,他們就說讓我去努力一下。
此時,電力機車招標(biāo)總項目的談判已進入實質(zhì)性階段。五十赫茲集團不生產(chǎn)晶閘管,晶閘管是由美國西屋公司提供的。要獲得該項技術(shù),得先由西屋公司向五十赫茲集團轉(zhuǎn)讓,再從五十赫茲集團轉(zhuǎn)讓給我們,俗稱“二次技術(shù)轉(zhuǎn)讓”,難度比較高。蔣總給我們支招,通過鐵道部科技局傅志寰局長和工業(yè)總局周翊民局長給中技公司“施壓”,強調(diào)半導(dǎo)體器件對機車發(fā)展的重要性。我沒有打聽他們是怎么去努力的,只知道后來中技公司勉強表了態(tài):“我們努力一下吧!”
大約過去了20天,傳來好消息,西屋公司派人來了。蔣總對半導(dǎo)體技術(shù)情有獨鐘,自始至終參加該項目的技術(shù)和商務(wù)談判。半導(dǎo)體專業(yè)名詞很多,遇到生僻處,如聚酰亞胺、含鎳茜素等,翻譯有時也犯難,這時蔣總就會及時接過去。當(dāng)年蔣總已是72歲高齡,有這么廣博的知識和超強的記憶力,真是令人嘆服!
進入商務(wù)談判階段,蔣總一般不親自翻譯,他會在翻譯間隙組織出最恰當(dāng)?shù)恼Z言。例如,對方問到你們需要哪些文件?蔣總示意他來回答?!胺彩巧婕暗竭@幾種器件的所有文件都要完整地給我們,”一句話將訴求表達得清清楚楚。談判中最難理解的是驗證技術(shù)轉(zhuǎn)讓是否成功的判斷程序。蔣總不厭其煩地與對方切磋,來回多輪后終于搞明白了,西屋公司不對技術(shù)轉(zhuǎn)讓成功與否負(fù)責(zé),能做的是證明他轉(zhuǎn)讓給你的技術(shù)是有效的。
1985年5月,國家正式批準(zhǔn)150臺8K電力機車采購合同,也就意味著從西屋公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)分合同正式生效。
經(jīng)過幾個月的準(zhǔn)備工作后,西屋公司于11月派工程部主任瓦扎克先生來華介紹技術(shù)轉(zhuǎn)讓文件系統(tǒng),并希望我們盡快啟動培訓(xùn)程序。不等資料全部抵達就組成了首批培訓(xùn)組“半導(dǎo)體結(jié)片:總工藝和總設(shè)備考察”,目的是對西屋技術(shù)轉(zhuǎn)讓項目有個整體的認(rèn)識。我和王正星被安排在第一批。出發(fā)前,分管引進的副所長周官森把我召到他辦公室,詳詳細(xì)細(xì)交代了出國的注意事項。在此之前,所里與西屋公司沒有任何來往,周副所長再三叮囑我們行為處事要格外謹(jǐn)慎。這是他一貫的行事風(fēng)格,嚴(yán)謹(jǐn)而細(xì)致。
▲1985年12月在美國西屋公司半導(dǎo)體部
西屋公司半導(dǎo)體開發(fā)部位于匹茲堡,一個名叫YANGWOOD的小鎮(zhèn)上。在公司邊界處豎著一塊木牌,上面有公司的標(biāo)識和“Westinghouse”就是廠區(qū)了。
第三天,西屋告知我們,考察組升級為經(jīng)理團。這為我們在西屋的工作提供了更好的條件,因為提供技術(shù)資料的開放級別更高了。
參觀時印象最深刻的有四個方面:一是整個凈化廠房的設(shè)備安排得滿滿的,空間利用非常好;二是工序分工細(xì),每位操作者只做一步,效率很高;三是有一套科學(xué)的流程卡,記錄了整個操作過程的主要參數(shù)和責(zé)任簽署;四是這種細(xì)致的分工也體現(xiàn)在工程師身上,當(dāng)我們就一些工藝問題提出疑問時,一定會請來該工序的工程師給我們解答。
隨后,所里相繼又派出由劉甫松、齊銀姐組成的工藝考察組,由張明、羅學(xué)文組成的檢驗和質(zhì)量控制考察組,以及由徐達清、顧伯威等人組成的封裝測試考察組(法國部分)。
綜合幾個考察組的考察培訓(xùn),我們列出了技術(shù)引進的重點:高效率清洗系統(tǒng)、閉管擴散、冷壁爐燒結(jié)、單面研磨、電子束蒸發(fā)、激光割圓、噴砂造型、旋轉(zhuǎn)噴腐、冷焊封裝、Lem測試系統(tǒng)等十個方面。
▲1985年12月在西屋公司現(xiàn)場討論技術(shù)細(xì)節(jié)
丁愛國所長希望我們能參加SS6投標(biāo),并表示能給予資金支持。
在1986~1990年間,株洲所建造了一棟封裝測試樓;配套了140萬美元左右用以采購關(guān)鍵設(shè)備(資金中包括向湖南省銀行的貸款、世行貸款、SS5機車的配套資金以及所里的自籌資金);建設(shè)、改造了六條管道;開展了八項基礎(chǔ)工藝研究。
參照西屋工藝技術(shù)要求,株洲所編制了一套“中西合璧”的工藝,拉成了一條大雜燴的3英寸生產(chǎn)線。被行業(yè)戲稱為是國內(nèi)“十二條半引進線”中的半條!
消化西屋技術(shù)時,我們下決心改變傳統(tǒng)的操作模式,將工藝分解為很小的單元,每位操作者只負(fù)責(zé)一小步。將工藝拆分的最大好處是減少了來來回回走動的時間,提高了生產(chǎn)效率。另一個好處是極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量,每人單做一件事時容易規(guī)范操作規(guī)程,一旦偏離了正常工藝也能及時得到糾正。這也成了株洲所半導(dǎo)體制造流程化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的開端。
在引進工作中有幾件事特別難以忘懷。
列為引進關(guān)鍵設(shè)備首位的是電子束蒸發(fā)機,1985年11月底,我和王正星等待出國路過鐵道部工業(yè)總局引進辦時,他們對著我們喊:“株洲所的同志,有一筆外匯,你們要不要?”外匯額度使用有“當(dāng)年有效,過期作廢”的規(guī)定,我們聽后,立即詢問道:“能有多少?”對方答復(fù)說30萬美元以內(nèi)。我們一核計,正好可以買一臺電子束蒸發(fā)機,而且在剛舉辦的上海展覽會上,我們看到過一臺展品,展覽后可以有相當(dāng)幅度的優(yōu)惠。好在王正星的記憶力超級好,當(dāng)場就列出了電子束蒸發(fā)機的主要參數(shù),按要求填好了相關(guān)表格。在填寫資料時把外事辦的同志也感動了,夸贊道:“你們竟有這么好的記性!”我們回答道:“這正是我們夢寐以求的設(shè)備?!?
在引進設(shè)備中原計劃包括冷壁爐,后來因試制GTO的需要,擬把冷壁爐換成雙面光刻機??墒且M計劃都已經(jīng)正式上報了,周官森副所長讓我去找蔣總商量一下有無可能?蔣總提出:他以周所長的名義寫一份“檢討”,再找三個局主管簽字,然后以鐵道部的名義行文給中技公司。就這樣,我們很快買到了急需的光刻機,開始了試制GTO的進程。
冷壁爐轉(zhuǎn)為委托電子工業(yè)部48所試制,周官森副所長曾二次赴48所商談,廖勤生所長曾帶領(lǐng)設(shè)計成員參觀株洲硬質(zhì)合金廠保密車間參觀相似設(shè)備。經(jīng)過一年的努力,就有效地投入試用,并被推廣至全行業(yè)。
為了提升半導(dǎo)體廠技術(shù)水平,所里委托華南理工學(xué)院對口培養(yǎng)了10名大學(xué)生補充到生產(chǎn)第一線,后來都成為了生產(chǎn)、銷售、管理方面的專家。
1991年3月,正式實施新工藝。經(jīng)過大約4個多月的流轉(zhuǎn),圓滿完成了(53+5)臺份SS6硅機組元件任務(wù),各項參數(shù)均達到西屋公司同類產(chǎn)品的水平。
▲1991年3月,生產(chǎn)線開通時鐵道部、研究所領(lǐng)導(dǎo)蒞臨現(xiàn)場檢查指導(dǎo)工作
通過引進西屋制造技術(shù),可以說在株洲所半導(dǎo)體發(fā)展歷程中具有承上啟下的意義:
一是經(jīng)濟效益:58臺份SS6硅元件投標(biāo)成功,一次就收回了引進線投入的全部費用。在行業(yè)內(nèi)被戲稱為是“十二條半引進線”中的半條,卻成為行業(yè)內(nèi)效益最好的一條引進線。其中,硅機組散熱器采用銅片結(jié)構(gòu),由王正星提供圖紙總成,在電氣設(shè)備廠的簡易設(shè)備上焊接完成。
二是引進西屋制造技術(shù)的同時,也引入了西屋科學(xué)的管理理念和行之有效的管理辦法。例如,流程卡就參考了西屋的基本格式,嚴(yán)格的設(shè)計更改程序確保了工藝規(guī)程的權(quán)威性。凈化區(qū)管理改為全年不間斷通風(fēng)后,合格率得到很大提高。
三是引進制造技術(shù)后極大地提升了半導(dǎo)體廠基礎(chǔ)水平,促進后續(xù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1998年開發(fā)成功全壓接結(jié)構(gòu)的器件,用于SS7D及后續(xù)車型。從2005年開始,5英寸以上晶閘管成功進入高壓直流輸電領(lǐng)域。
四是“中西合璧工藝”有別于全套引進,在引進技術(shù)的同時,做了很多變通,激發(fā)了開發(fā)工程師創(chuàng)新能力。后來,盡管我們沒有引進GTO及IGCT技術(shù),甚至沒有進去過ABB現(xiàn)場,卻可以在短短17個月的時間內(nèi)開發(fā)出4000A / 4500VIGCT產(chǎn)品。
五是引進技術(shù)15年后,2000年晶閘管開始銷往GE公司交通運輸部,被我們替代的正是POWEREX(原西屋公司半導(dǎo)體部)的產(chǎn)品。
引進技術(shù)20多年后, POWEREX公司曾有一個團隊來中國調(diào)研考察,先頭一站就是我們所。時任電力電子事業(yè)部總經(jīng)理舒麗輝陪同客人參觀了制造和試驗現(xiàn)場,詳細(xì)介紹了我們的產(chǎn)品及應(yīng)用。當(dāng)他們了解到我們的產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋整流管、晶閘管、GTO、IGCT不同直徑系列,電壓等級從1200V至8500V ,6500V電壓器件成品率達到90%以上,價格又比他們的便宜一半還多時,他們說了一句:“今后不再考慮中國市場了!”
POWEREX公司的這句評價,成為從西屋引進半導(dǎo)體制造技術(shù)成功的最好詮釋!
- 原標(biāo)題:中車株洲所高級工程師為你講述引進西屋公司半導(dǎo)體制造技術(shù)的故事
- 責(zé)任編輯:何書睿
- 最后更新: 2019-04-06 13:15:23
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