纯上加纯——瓦克多晶硅
瓦克多晶硅业务部门是半导体用超纯硅的领军供应商。全世界几乎每两块微芯片中，就有一块是用瓦克多晶硅生产而成的。鉴于半导体生产商对多晶硅纯度的要求越来越高，瓦克决定在博格豪森生产基地投资扩建多晶硅提纯设备，提高工作效率。
“Only the paranoid survives——只有偏执狂才能生存。”这是英特尔常年首席执行官安迪·格鲁夫给自己回忆录起的标题。这句话表达了微芯片行业对零失误的执着和对质量不断提升的要求。而摩尔定律可谓对这一追求的实践。那是1965年，英特尔创始人之一戈登·摩尔对所在行业进行观察后得出的结论，即：一块微芯片上集成电路的数量，每一至两年会增加一倍，结构相应变小，设备性能则更强。
苹果公司为最新iPhone机型配制的A17芯片，便是微电子技术发展到何种性能水平的一个最新例子：芯片采用了目前最为先进的3纳米技术，每片含190亿个晶体管，每秒可完成350亿次运算。此类现代化芯片不仅计算速度更快，能够让几十年前还被视为“科幻”技术的应用，如，人工智能、自动驾驶等成为现实，它们消耗的能源也更少，可为气候保护做贡献。
像A17这样的芯片证明了摩尔定律在近60年后仍继续有效。芯片效率之所以能够提高至如此水平，是因为半导体工业付出了巨大的技术努力，并对整条供应链提出了质量要求：芯片生产商同样要求自己的供应商在哪怕再小的细节上不断优化产品与流程，不懈地进行后续研发，直至完美。
对性能要求的提高，也对大部分芯片的载体——高纯多晶硅产生了影响。这是因为如果没有这样的多晶硅，芯片工业，包括光伏产业就无法存在，它必须纯上加纯。在此，对芯片性能至关重要的杂质原子的测量和界定，是以ppt（万亿分之一 = 每1万亿个硅原子中只有1个杂质原子）为单位进行的，而这就是专家们口中的“12N纯度”，亦即99.9999999999%的纯度。让我们形象地说明一下：1个ppt相当于10克糖溶于100亿升水中的浓度，而100亿升水要用100万辆槽罐车才能一次拉走。我们向客户交付的每一袋多晶硅，都必须保证这样的纯度。
作为人，我们是无法感知如此低的浓度的，但瓦克多晶硅业务部门却具备超群的分析能力，即使在如此低度的微量范围内，也能提供可靠依据与证明，从而在业界胜出——这正是瓦克多晶硅业务部门被公认为全球领军的高超纯硅专业厂家的原因之一。
瓦克在德国博格豪森和农特里茨，以及美国田纳西州查尔斯顿生产这种基础材料。Michaela Waldhör女士是瓦克化学股份有限公司旗下多晶硅业务部门2400多名员工中的一员，在博格豪森生产基地多晶硅提纯车间任副领班。对质量的要求如此之高让她甚是着迷，她说：“我们在这里操作的是一套用以满足芯片行业规范的复杂的基础设施。我们只有齐心协力，才能实现所需质量目标。”车间每个班次目前约有60名同事，每周7天、每天24个小时连续式生产。
瓦克在多晶硅生产领域拥有近70年的丰富经验，早在1950年代中便已开始为当时新兴的微电子工业生产这种材料。瓦克多晶硅业务部门的设备可将类金属含量为98%至99%的粗硅加工成半导体行业所要求的12N纯度的超纯硅。
工艺所需粗硅来自瓦克在挪威霍拉的自有生产基地等地。粗硅被送往博格豪森、农特里茨和查尔斯顿生产基地进行加工，在那里的流化床反应器中，与气态氯化氢在300至350摄氏度的条件下发生反应，生成液态体三氯硅烷。然后，对这些三氯硅烷进行蒸馏，去除杂质，再在沉积反应器中采用所谓的西门子工艺，将现已极其纯净的三氯硅烷加热至1000摄氏度，让它流经U形硅棒。此时，三氯硅烷分解，硅被沉积在硅棒表面，剩余的氯化氢则被返回工艺流程。这在瓦克被称作综合生产。
然而，此时的多晶硅材料还不能让厂家制造出用作芯片上游产品的高纯单晶硅片，硅块必须体积更小，更容易融化，以拉制出完美晶体。这就需要粉碎硅棒。
但破碎工具会导致（轻度）杂质原子污染，任何一个杂质原子都会影响单晶所必备的纯度质量，并改变单晶的物理特性，尤其是磷和硼，必须尽可能完全清除。因为之后，这些元素物质会以精确的微量浓度用于芯片生产，以有针对地调整半导体组件的性能特征。不仅如此，钠、铁、碳和其它可与硅自然结合的元素，以及在生产过程中会接触到硅的元素也必须清除，它们都会严重影响芯片的电气性能。
所以，供半导体工业使用的多晶硅在粉碎后，必须再次清洗表面。娴熟掌握这些工艺，是瓦克多晶硅业务部门的核心实力之一，也是业务部门能够牢固占据市场地位的关键所在。
Waldhör女士受过化学技师和化工技师专业培训，拥有工作所需专业知识与技能。多晶硅提纯同时需要化学及工艺流程。
首先，工人们对破碎的硅块进行全面目检，依据硅块的大小或表面的质量等标准进行分拣，挑出不符合重要指标的硅块。
之后，将过关的硅块置入特制的托盘，用自动运输系统送入盛有精确配制的混合酸浸泡池，少许浸蚀，以清除硅块表面的杂质原子。
浸泡流程的下一道工序，是让多晶硅的表面能够被水湿润（亲水性处理），然后用超纯水洗净。
最后一道工序，是待硅块干燥后，在洁净室条件下包装。
整个流程的步骤和细节由硅片生产商和生产芯片成品的厂家严格定义。瓦克目前正在博格豪森扩建多晶硅提纯能力，新厂封顶仪式于今年10月19日举行。这些新增产能当然必须满足与现有工厂相同的技术要求，并且具备满足未来所需更高纯度的能力。
一个瓦克自有的创新小组与经过精心挑选的专业机械及设备制造公司合作，成功地开发出能够达到更高纯度的新型工艺。每一种新工艺在设计、安装机器及设备时，都需要创新的设想，只有这样，新流程——用德国机械制造师和工艺流程师的话来说——才能“上路”。
瓦克多晶硅业务部门还在继续开发分析流程，供今后检测更高纯度使用，而任何一种能够满足未来需求的整体流程，必须考虑到每道工序。
新设备建成后，博格豪森现有多晶硅提纯产能将大幅提升50%以上。业务部门为新建清洗线投资逾3亿欧元，计划于2025年初投入使用。该项目是欧盟“欧洲共同利益重要项目（IPCEI）”计划的一部分，由德国联邦经济与能源部、欧盟和巴伐利亚州政府为此提供总额4600万欧元的资金。
“瓦克的超纯硅已成为全球经济发展不可或缺的基础材料，数字化、人工智能、汽车电动化等大趋势正在推动对这种材料的需求。”瓦克多晶硅业务部门总裁Tobias Brandis博士如此表示。他说：“在博格豪森建设新的清洗线，能够为我们满足半导体行业客户不断快速增长的需求创造条件，也可使我们在材料质量方面再上一个台阶，助力半导体工业最新技术发展。”
半导体工业对德国和欧洲具有极大的经济意义，也是因为半导体对这些重要经济体的数字化和绿色转型不可或缺。因此，欧盟为自己设立了目标，要在2030年让欧洲拥有全球20%的微电子产品产能。Brandis博士强调：“我们非常自豪能够成为56家IPCEI项目公司之一。瓦克作为欧洲唯一的高纯度多晶硅生产商，正在以自己的Etching Line Next项目，为持久巩固欧洲芯片生产价值链贡献重要力量。”
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