硅晶體生產領域的發展（2） — —《先驅四十年》連載

（來源：有機硅）

有機硅公眾號連載道康寧專著

《先驅四十年》之六十九

第五章第九節  硅晶體生產領域的發展（2）

新工廠

與此同時，Truman Bishop承擔了設計和建造道康寧主工廠的任務；薩吉諾市的Prine和Tosach建築事務所負責佈局規劃。該工廠計劃用於安置一臺用於提純氯氣的精餾塔、一臺用氫氣和氯氣製備高純度氯化氫的燃燒爐、一套用於製造高純度氫氣的電解槽（魯奇型），以及一臺用於生產三氯氫硅的小型流化牀。此外，還安裝了多個玻璃精餾塔，用於在三氯氫硅分解前對其進行提純。

對產品的需求很快就超出了這些設施的產能，道康寧開始依賴在米德蘭工廠生產和蒸餾三氯氫硅，然后通過帶有特製高壓罐的卡車拖車將其運抵亨洛克鎮。

1961年5月，道康寧搬進了新的硅工廠，這距離他們初次瞭解西門子工藝僅僅過去了大約2年。爲了完成工廠建設，還需要一筆140萬美元的追加授權資金（如圖5-7所示）。

硅業務遵循着一種「飢飽無常」的周期性規律。當半導體行業的產品開發和需求旺盛時，道康寧的業務就非常好；事實上，他們常常產能不足，無法提供所需的全部晶體。而當半導體行業因產能過剩而陷入低迷時，道康寧的業務就很差，並開始積壓庫存。然而，長期趨勢無疑是需求不斷擴張，道康寧堅信他們能讓這項業務取得成功。

事實證明，定價是一個主要難題。單晶硅和多晶硅的市場價格定期下跌，導致道康寧每隔幾個月就不得不調整商業計劃（好的一面是，價格的快速下跌確實淘汰了一些競爭對手）。儘管道康寧的產品質量更高，但他們不得不像其他公司一樣大幅降價。幸運的是，道康寧的高品質確實帶來了大量的業務，這幫助公司分攤了固定成本、吸收了短期虧損，並最終實現了盈利。

技術創新

道康寧早期的創新之一是開發了一體化坩堝裝料技術，這是製造單晶硅的第一步。在該工藝中，硅塊在石英坩堝中熔化，然后將一顆單晶「籽晶」接觸熔融液麪，再緩慢向上提拉，以形成一根更大的單晶。

如果在多晶硅中添加少量雜質（即「摻雜」），就可以生產出具有不同電阻率的單晶硅。不同的產品應用需要不同的電阻率水平。

客户很難精確添加所需的摻雜量，因此道康寧開始為他們提供這項服務，銷售為特定應用而精確摻雜的單晶硅。因此，除了從多晶硅棒上切割下來的一體化裝料塊外，道康寧還開始銷售小段的、經過精確摻雜的薄單晶硅棒，這些硅棒摻雜了精確數量的P型材料（含硼）或N型材料（含磷），以創造出所需的電阻率。

這些坩堝裝料和預摻雜硅棒一經推出便大獲成功，它們是道康寧儘管入市甚晚卻依然能獲得大量業務的主要原因。

各行各業的買家採購了道康寧的多晶硅，推動了公司業務的穩步增長。道康寧最大的客户之一是通用汽車，它購買道康寧的硅用於安裝在所有汽車上為蓄電池充電的整流器中。事實上，通用汽車對道康寧的產品非常滿意，甚至同意讓道康寧成為其硅材料的獨家供應商——這對通用汽車而言是前所未聞的安排，但這一合作卻持續了12年之久。

到1961年底，道康寧經歷了硅業務的幾輪周期，公司的董事會開始對高純硅業務的虧損問題深感憂慮。為此，公司任命了一個委員會來就硅業務的未來提出建議，該委員會由Ralph Hunter（這位曾提出硅業務構想的道康寧化學家）、Dusty Rhodes以及康寧玻璃公司的James Littleton組成。

委員會完成報告並提出業務需進行重大改革后，Collings博士徵求了生產經理Howard Fenn的意見。Fenn告訴Collings，報告中的建議過於嚴苛，要想成功推進幾乎是不可能的。於是，Collings博士請Fenn負責跟蹤生產端的情況。隨后，Collings將此事提交給董事會，並説服他們同意繼續經營該業務，並給予它所需的時間來實現盈利。

在董事會同意維持硅業務運轉后不久，負責工廠建設的Truman Bishop被任命為生產經理，接替了重返校園攻讀MBA學位的Bob Rownd。硅業務持續增長，在接下來的幾年里，為滿足半導體業務日益增長的需求，工廠擴建勢在必行。儘管業務依舊具有周期性，但隨着產量的提升和持續的努力，它實現了盈利。最終，道康寧還對外授權了部分硅技術。

待續............