中車株洲所高級工程師為你講述引進西屋公司半導體製造技術的故事

　　2019-04-06 13:14:03    來源：@株洲發布

　　作者介紹：

　　　童宗鑒　　1965年畢業於西安交通大學電機系絕緣專業，1971年3月開始學習大功率半導體製造技術，參加過多項半導體器件研究開發項目。曾任株洲所高級工程師、半導體研究室主任、半導體廠廠長。

　　1978年春節過後，株洲所半導體第一棟凈化廠房投入使用，揭開了公司研發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，高壓晶閘管成品率節節升高。而當我們沉醉在成功的喜悅中時，國內多家單位已經緊鑼密鼓地在引進國外先進技術了。最早動手的是行業歸口單位西安電力電子技術研究所，從美國GE公司引進晶閘管製造全套技術。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。

　　轉眼間，引進線竟有十二條之多！看到國內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台8K電力機車招標項目。在購買機車的同時，擬引進八項關鍵技術。引進項目中沒有半導體器件技術。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半導體器件課題后，我在這一年「放空」，在車間當工藝員，是離得開的人，他們就說讓我去努力一下。

　　此時，電力機車招標總項目的談判已進入實質性階段。五十赫茲集團不生產晶閘管，晶閘管是由美國西屋公司提供的。要獲得該項技術，得先由西屋公司向五十赫茲集團轉讓，再從五十赫茲集團轉讓給我們，俗稱「二次技術轉讓」，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總局周翊民局長給中技公司「施壓」，強調半導體器件對機車發展的重要性。我沒有打聽他們是怎麼去努力的，只知道後來中技公司勉強表了態：「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。蔣總對半導體技術情有獨鍾，自始至終參加該項目的技術和商務談判。半導體專業名詞很多，遇到生僻處，如聚醯亞胺、含鎳茜素等，翻譯有時也犯難，這時蔣總就會及時接過去。當年蔣總已是72歲高齡，有這麼廣博的知識和超強的記憶力，真是令人嘆服！

　　進入商務談判階段，蔣總一般不親自翻譯，他會在翻譯間隙組織出最恰當的語言。例如，對方問到你們需要哪些文件？蔣總示意他來回答。「凡是涉及到這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轉讓是否成功的判斷程序。蔣總不厭其煩地與對方切磋，來回多輪后終於搞明白了，西屋公司不對技術轉讓成功與否負責，能做的是證明他轉讓給你的技術是有效的。

　　1985年5月,國家正式批准150台8K電力機車採購合同，也就意味著從西屋公司轉讓技術分合同正式生效。

　　經過幾個月的準備工作后，西屋公司於11月派工程部主任瓦扎克先生來華介紹技術轉讓文件系統，並希望我們儘快啟動培訓程序。不等資料全部抵達就組成了首批培訓組「半導體結片：總工藝和總設備考察」，目的是對西屋技術轉讓項目有個整體的認識。我和王正星被安排在第一批。出發前，分管引進的副所長周官森把我召到他辦公室，詳詳細細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慎。這是他一貫的行事風格，嚴謹而細緻。

　　

　　

▲1985年12月在美國西屋公司半導體部

　　西屋公司半導體開發部位於匹茲堡，一個名叫YANGWOOD的小鎮上。在公司邊界處豎著一塊木牌，上面有公司的標識和「Westinghouse」就是廠區了。

　　第三天，西屋告知我們，考察組升級為經理團。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備安排得滿滿的，空間利用非常好；二是工序分工細，每位操作者只做一步，效率很高；三是有一套科學的流程卡，記錄了整個操作過程的主要參數和責任簽署；四是這種細緻的分工也體現在工程師身上，當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。

　　隨後，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、羅學文組成的檢驗和質量控制考察組，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，我們列出了技術引進的重點：高效率清洗系統、閉管擴散、冷壁爐燒結、單面研磨、電子束蒸發、激光割圓、噴砂造型、旋轉噴腐、冷焊封裝、Lem測試系統等十個方面。

　　

　　

▲1985年12月在西屋公司現場討論技術細節

　　丁愛國所長希望我們能參加SS6投標，並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140萬美元左右用以採購關鍵設備（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、改造了六條管道；開展了八項基礎工藝研究。

　　參照西屋工藝技術要求，株洲所編製了一套「中西合璧」的工藝，拉成了一條大雜燴的3英寸生產線。被行業戲稱為是國內「十二條半引進線」中的半條！

　　消化西屋技術時，我們下決心改變傳統的操作模式，將工藝分解為很小的單元，每位操作者只負責一小步。將工藝拆分的最大好處是減少了來來回回走動的時間，提高了生產效率。另一個好處是極大地提高了產品質量，每人單做一件事時容易規範操作規程，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體製造流程化、標準化作業的開端。

　　在引進工作中有幾件事特別難以忘懷。

　　列為引進關鍵設備首位的是電子束蒸發機，1985年11月底，我和王正星等待出國路過鐵道部工業總局引進辦時，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「當年有效，過期作廢」的規定，我們聽后，立即詢問道：「能有多少？」對方答覆說30萬美元以內。我們一核計，正好可以買一台電子束蒸發機，而且在剛舉辦的上海展覽會上，我們看到過一台展品，展覽后可以有相當幅度的優惠。好在王正星的記憶力超級好，當場就列出了電子束蒸發機的主要參數，按要求填好了相關表格。在填寫資料時把外事辦的同志也感動了，誇讚道：「你們竟有這麼好的記性！」我們回答道：「這正是我們夢寐以求的設備。」

　　在引進設備中原計劃包括冷壁爐，後來因試製GTO的需要，擬把冷壁爐換成雙面光刻機。可是引進計劃都已經正式上報了，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，然後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，開始了試製GTO的進程。

　　冷壁爐轉為委託電子工業部48所試製，周官森副所長曾二次赴48所商談，廖勤生所長曾帶領設計成員參觀株洲硬質合金廠保密車間參觀相似設備。經過一年的努力，就有效地投入試用，並被推廣至全行業。

　　為了提升半導體廠技術水平，所里委託華南理工學院對口培養了10名大學生補充到生產第一線，後來都成為了生產、銷售、管理方面的專家。

　　1991年3月，正式實施新工藝。經過大約4個多月的流轉，圓滿完成了（53+5）台份SS6硅機組元件任務，各項參數均達到西屋公司同類產品的水平。

　　

　　

▲1991年3月，生產線開通時鐵道部、研究所領導蒞臨現場檢查指導工作

　　通過引進西屋製造技術，可以說在株洲所半導體發展歷程中具有承上啟下的意義：

　　一是經濟效益：58台份SS6硅元件投標成功，一次就收回了引進線投入的全部費用。在行業內被戲稱為是「十二條半引進線」中的半條，卻成為行業內效益最好的一條引進線。其中，硅機組散熱器採用銅片結構，由王正星提供圖紙總成，在電氣設備廠的簡易設備上焊接完成。

　　二是引進西屋製造技術的同時，也引入了西屋科學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，嚴格的設計更改程序確保了工藝規程的權威性。凈化區管理改為全年不間斷通風后，合格率得到很大提高。

　　三是引進位造技術后極大地提升了半導體廠基礎水平，促進後續產業的發展。1998年開發成功全壓接結構的器件，用於SS7D及後續車型。從2005年開始，5英寸以上晶閘管成功進入高壓直流輸電領域。

　　四是「中西合璧工藝」有別於全套引進，在引進技術的同時，做了很多變通，激發了開發工程師創新能力。後來，儘管我們沒有引進GTO及IGCT技術，甚至沒有進去過ABB現場，卻可以在短短17個月的時間內開發出4000A / 4500VIGCT產品。

　　五是引進技術15年後，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（原西屋公司半導體部）的產品。

　　引進技術20多年後， POWEREX公司曾有一個團隊來中國調研考察，先頭一站就是我們所。時任電力電子事業部總經理舒麗輝陪同客人參觀了製造和試驗現場，詳細介紹了我們的產品及應用。當他們了解到我們的產品已經覆蓋整流管、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：「今後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體製造技術成功的最好詮釋！