книги из ГПНТБ / Экономика и организация полупроводникового производства учеб. пособие
.pdfМинистерство высшего и среднего специального образования. РСФСР
ВОРОНЕЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ
ПОЛУП РОВОд н и к о в о г о ПРОИЗВОДСТВА
Учебное пособие
Под редакцией кандидата экономических наук доцента О. Г. ТУРОВЦА
Воронеж — 1973
|
1*00.публичная |
J" |
научно-техяи ,е ная |
библиотек» СССР' |
|
|
ЭКЗЕМПЛЯР |
|
ЧИТАЛЬНОГО ДАЛА |
Учебное пособие «Экономика и организация полупроводни кового производства» предназначено для отудешш специаль ности «Полупроводниковые приборы», «Полупроводниковое и электровакуумное машиностроение», изучающих курсы «Эко номика промышленности», «Оргашизацйя н плакирование предприятий». В пособии излагаются основные технико-эко номические особенности производства полупроводниковых при боров.
Оно не охватывает всех тем изучаемых курсов и пресле дует цель помочь студентам в саімостоятельном .изучении опе- ^пфичестлх особенностей иолушсроводаикового прошводства.
Учебное пособие подготовлено ковдективом кафедры эко номики промышленности п организации протаводства Воро нежского политехническою института и опепиалистамп отраслп под общей редакцией кандидата экояомичеоких наук О. А. Туровца.
Авторамп отделыньгх глав |
являются: |
||
О. Г. Туровец и Н. Л. Гладкова — глава I ; |
|||
О. Г. Туровец, В. М. Сычев |
и Н. Л. |
Гладкова — глава I I ; |
|
О. Г. Туровец ш В. М. Сычев — |
глава I I I ; |
||
Н. И. Даньпшн и Н. А. |
Попов — |
глава IV и §§ 6, 7, 8 |
|
V I I L главы; |
|
|
|
Е.С. Дудко и Л. Я. Иванова — глава V;
В.Ф. Савенкова — главы V I , IX;
А. М. Алпатов п В. М. Сычев — глава V I I ; Г. Ф. Салюва л И. Г. Орлова — глава V I I I ;
Е.С Дудко, В. Ф. Савенкова, О. Г. Туровец — глава X. Ответственная за выпуск учебного пособия Е. С. Дудко.
ГЛАВА I
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЕГО МЕСТО В ОТРАСЛЕВОЙ СТРУКТУРЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
§ 1. Социалистическая промышленность — ведущая отрасль народного хозяйства страны. Отраслевая структура промышленности СССР
Народное хозяйство СССР — сложный организм, представ ляющий совокупность отраслей производства и распределения материальных благ: яромышленностя, сельского хозяйства, транспорта, связи, торговли и т. д. Важнейшей, ведущей от
раслью |
народного |
хозяйства |
является |
промышленность. В |
|
промышленности |
создаются |
орудия |
|
труда, преобладающая |
|
та'сть |
предметов |
труда н предметов |
народного' потребления. |
Это самая крупная часть сферы материального производства. На. долю промышленности приходится примерно две третя всегої общественного продукта страны.
Ведущая роль промышленности определяется и тем, что в ней трудов миллионов людей создаются средства производ ства, служащие основой дли расширенного воспроизводства, технического перевооружения всех отраслей народного хозяй ства, укрепления обороноспособности страны.
Промышленность объединяет рабочий класс — самую пе редовую, организованную силу советского общества. В социа листических странак в промьгшленностй господствует наибо лее прогрессивная форма собствеиностя — всенародная соб ственность на средства производства.
В области экономики» производства, потребления и культу ры промьгшленнооть оказывает решающее влияние и определя ет пути развития народного хозяйства.
Промышленность как отрасль народного хозяйстваимеет ряд самостоятельных внутренних подразделений, т. е. раз делена на • отрасли промышленности.
3
Отрасль (Промышленности — это совокупность предприятий, характеризующихся общностью назначения производимой продукции, используемого сырья, особенностей технологиче
ских процессов, общностью |
применяемого |
оборудования и |
профессионального состава |
кадров. |
|
Количественное соотношение отдельных отраслей промыш ленности, отражающее определенные производевветаиые взаи мосвязи между ними, характеризуют отраслевую структуру промышленности. В СССР насчитывается более 200 крупных отраслей промышленностя и свыше 500 подотраслей и само стоятельных производств. Они объединяются в такие^ круп ные отрасли промышленного производства, как машино строение, легкая и пищевая промышленность, энергетика, металлургия и т. д.
Отраслевая структура промышленности характеризует уро вень индустриального развития страны, технической оснащен ности народного хозяйства, (степень экономической самостоя тельности страны, уровень общественной производительности труда. Так. чем выше доля таких отраслей, каїк машинострое ние, электроэнергетика, химия, тем больше возможностей тех нического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.
В ходе социалистического строительства Коммунистическая партия л Советское государство уделяли и уделяют особое вни мание совершенствованию .отраслевой структуры промышлен ного производства. В седьмой п восьмой пятилетках удельный вес продукции электроэнергетики, химической ппомытплеппости. машиностроения, в особенности радиоэлектроники и приборо строения, т. е. отраслей, определяющих технический прогресс, увеличился с 28 до 33 процентов в общем объеме производства.
Директивами X X I V съезда КПСС но пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971 —1975 гг. преду смотрены опережающие темпы разівития отраслей, определяю щих'технический прогресс. В.целом выпуск продукции по та ким отраслям, как электроэнергетика, химическая и нефтехими ческая промышленность, машиностроение, приборостроение, про
изводство |
средств автоматизации, вычислительных |
машин и |
оборудования для Механизации трудоемких работ, |
намечено |
|
увеличить |
за пятилетие на 67%. |
. |
В настоящее 'время происходит процесс формирования но вых отраслей промышленности. Факторами, определяющимиэтот процесс, являются уровень развития производительных сил, и, прежде всего, технический прогресс в народном хозяй стве; темны роста промышленного производства, спецпализа-
4
ЦІІЯ и кооперирование; рост материального благосостояния и культурного уровня трудящийся; обществещно-историчешие ус ловия в стране; природные ресурсы государства.
Одной из важнейших отраслей социалистической промыш ленности является машиностроение, поставляющее оборудова ние для всех отраслей народного хозяйства. Развитие машино строения определяет технический прогресс во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, на транспорте и в связи. Доля машиностроения в общем выпуске промышленнос ти СССР составляет около 27 %. В машиностроении^ и метал лообработке занято около 20% основных фондов и '35% рабо тающих всей промьшленности. Оно развивается в нашей стра не опережающими темпами. С '1965 по 1968 г. продукция ма шиностроения возросла в 1,4 раза при росте выпуска продук ции всей промышленности в 1,29 раза.
Машиностроение, в свою очередь подразделяется на боль шое количество (более 70) самостоятельных отраслей (авиаци онное, 'транспортное, сельскохозяйственное маншностроевие и т. д.), одной из которых является радиоэлектронная промыш ленность. В последнее время радиоэлектронная промышлен ность в ©вою очередь разделилась на две самостоятельные от расли: на собственно радаотехвическую промышленность, заня тую выпуском радиоаппаратуры и электронную промышлен ность, объектами производства которой являются электронные приборы н оборудование!, предназначеинда для электронной технологии.
В составе электронной промышленности выделен ряд са мостоятельных производств, таких как производство полупроводнииовых приборов, интегральных схем,' электровакуумных приборов, конденсаторов, сопротивлений; производство техноло гического оборудования, основанного на применении кванто- во-механияеских лазеров, использовании электронных и ион ных пучков, электрических и электромагнитных полей и т. д.
5
§ 2. Технико-экономические особенности полупроводникового
производства
Полупроводниковому производству присущ ряд техникоэкономических особенностей, ,к числу которых относятся:
1. Многообразие номенклатуры изделий п видов производ ственных процессов на заводах, являющихся следствием того, что предприятия полупроводниковой промышленности выпус кают продукцию для всех отраслей народного хозяйства и бы та трудящихся. На заводах отрасли выпускаются десятки тысяч
типов и видов |
изделий. |
|
2. В полупроводниковой промышленности наряду с некото |
||
рыми операциями общаміашиностроптельтаото |
цикла (штампов |
|
ка, прессование |
пластмасс) имеют место |
в преобладающем |
количестве специфические технологические процессы, основан ные на применении 'специального оборудования :п требующие точного соблюдения технологических режимов, жестких правші гигиены, сборки приборов в специальных герметичных объ
емах |
и |
т. д. |
|
3. Важной особенностью полупроводникового производства |
|||
является |
высокий |
научно-технический уровень разработок |
|
новых |
приборов п |
технологических процессов. |
В связи с непрерывным, ростом требований к полупровод никовым изделиям и спецификой их производства новые тех нологические процессы должны быть основаны иа последних достижениях науки. По степени обеспечения точности разме ров, чистоты поверхности, вакуума, стабильности температур ного режима и другим параметрам новые технологические процессы должны находиться на грани технических возмож ностей. Даже впейте производственные цехи полупроводни ковой электроники сходны с научными лабораториями, а по идеальной чистоте, богатству оборудования и точности измере
нии часто их превосходят. Таким образом, можно |
сказать, что |
в полупроводниковой отрасли наука сливается |
с производст |
вом и разделить их невозможно. Все это требует от ИГР и рабочих очень высокого уровня 'знаний, опыта и квалификации.
4. Быстрые темпы технического прогресса и частая смена объектов производства в отрасли приводит к частому перена лаживанию производственных потоков н линий, требует боль ших средств на освоение новой продукции, создания мощных вспомогательных и обслуживающих хозяйств, проведения в 6
крупных масштабах научно-исследовательских и опытно-кон структорских работ.
5. Проведение многочисленных Н СЛОЖНЫХ заводских ис пытаний, осуществляемых с целью обеспечения высоких ка чественных параметров, продукции, обусловливает необходи мость создания значительного аппарата технического контро ля и неуклонный рост удельного веса контрольно-измеритель- ной аппаратуры в общей стоимости основных производствен ных фондов.
6. Существенной особенностью полупроводникового произ водства является наличие значительных технологических по терь,, достигающих для целого ряда полупроводниковых изде лий 70—85% от числа запускаемых в производство. Наличие таких технологических потерь обусловлено, главным образом, сложностью н неполной управляемостью технологических про цессов, вследствие недостаточной стабильности свойств исход ных полупроводниковых материалов,, неизученности механиз ма сложных физико-химичекжих процессов, особенностей обра ботки в специальных технологических средах и т. д.
Для каждого «изделия, выпускаемого серийно на предприя тиях отрасли, планируется определенный процент технологиче ских потерь. Планирование и учет себестоимости изготовления полупроводниковых изделий по калькуляционным статьям расходов, раскрывающие назначение затрат.и их связь с тех нологическим процессом, показывают, что до 45% всех затрат на изготовление составляют технологические потери. Таким образом, в снижении технологических потерь лежат большие резервы дальнейшего повышения эффективности полупровод никового производства.
7. Выпуск полупроводниковых приборов характерен чрез вычайно высоким удельным весом привнесенной стоимости (•до 50—60%), что обусловлено применением дефинитных и дорогостоящих цветных, редких и драгоценных металлов.
8. По типу производства полупроводниковое производство является крупносерийным и массовым. Годовой выпуск от дельных изделий достигает нескольких десятков миллионов штук. Рабочие места производства характеризуются узкой спе-, циализацией и располагаются по ходу технологического про цесса. Детали и узлы переходят от одного рабочего места к другому партиями по несколько сот штук. Образуются так называемые технологические линии. Одна или несколько тако го рода линий вместе со Бспомогательными и административ ными службами образуют соответствующие • цехи.
7
Производство полупроводниковых изделий характеризуется значительной длительностью производственного цикла, лежа щей в пределах -1—'1,5 месяцев.
9. В отличие от изделий машиностроения л приборострое ния -большинству изделии полупроводниковой электроники свойственна необратимость сборочных процессов, при которой разборка деталей и узлов для замены или подгонки некондициононлых деталей невозможна. Это определяет повышенные тре бования к рабочим по соблюдению ими лратилыности выполне ния сборочных процессов в соответствии 'С технологией сборки.
10. Небольшая и стабильная номенклатура применяемых деталей н узлов дает возможность широко автоматизировать производство, механизировать ручные процессы, удельный вес которых очень велик.
11.Широкая нормализация л унификация деталей однород ных приборов создают широкие возможности для подетальной специализации предприятий (отрасли.
12.Небольшие габариты и вес деталей полупроводников создают возможность обеспечения ими в централизованном по рядке всех предприятий, расположенных в различных концах Советского Союза. Ввиду малых ігабарптов л веса готовых при боров п применяемых деталей (кристаллы, корпуса, вывода и др.) затраты на их транспортировку незначительны.
Эти особенности полупроводниковой промышленности необ ходимо учитывать при изучения вопросов экономики їй орга низации производства в отрасли.
§ 3. Развитие полупроводниковой промышленности и ее роль
в народном хозяйстве СССР
Производство полупроводниковых приборов является важ нейшей и наиболее перспективной отраслью электронной пропромышлонности. Оно воплощает в себе новейшие достижения электроники, развивается очень высокими темпами и играет большую роль в научно-техническом прогрессе всех отраслей народного хозяйства страны.
Открытие в 1948 году транзисторного эффекта в полупро водниках ознаменовало начало современного этапа развития полупроводниковой электроники, подготовленного многочис ленными трудами ученых равных стран.
Большой вклад в развитие науки о полупроводниках внесли ученые нашей; страны.
8
Б период 1900—1905 гг. в •России и ,за рубежом были про ведены исследования свойств точечного контакта металличе ской пружины с кристаллами таких полупорводников, как голен, карбид кремния, кремний, теллур. Наш выдающийся со отечественник, изобретатель радио А. С. Попов впервые в ми ре применил; полупроводниковый кристалл для демодуляции
сигналов сначала в радиотелеграфии, а |
затем |
в |
радиотелефо |
нии. Однако, после. изобретения в 1907 |
году |
лампового трио |
|
да, притодното для детектирования, усиления |
и |
генерирования |
колебаний, темпы л масштабы исследований в области радио
технических |
полупроводниковых приборов снизились. |
Успехи |
|
в развитии |
электронных |
ламп привели к тому, что к |
30-м го |
дам кристаллические детекторы из радиотехнической |
агапара- |
||
туры были |
полиостью |
вытеснены. |
|
Следует, однако, подчеркнуть, что еще аз 1922 году инже нер Нижегородской радполабораторип О. В. Лосеве показал возможность усиления и генерирования электрических колеба ний с помощью кристаллических детекторов. Им были обнару жены падающие участки «ольтампериой характеристики то чечного детектора.
Несмотря на принципиальную возможность использования участка с отрицательным сопротивлением, кристаллический детектор не мог конкурировать с электронной лампой из-за , большого разброса величины сопротивления, опраниченных час тотных пределов, низкой стабильности во времени и малого срока службы 'в (перенапряженном режиме. Вместе с тем, ос новная идея О. В. Лосева об усилении колебаний с помощью
полупроводниковых двухполооников была |
правильной и к |
ней неоднократно возвращались/В 1958 году |
японский физик |
И. Исаки создал туннельный диод, способный выполнять все функции, свойственные активным элементам электронных •схем.
В 20—30 годах научные исследования в области свойств полулроводинкошьгх материалов развивались; в основном, в связи с использованием промышленных типов меднозакисньгх и селеновых выпрямителей переменного тока и фотоэлементов (сернистоталлншьгх и сернистосвишщовьгх).
|
В СССР широкие теоретические |
прикладные исследования |
|
в |
этой |
области проводились под |
руководсшвом * академика |
А. |
Ф. |
Иоффе. |
|
Советским физиком Б. И. Давыдовым в 1938 году была разработана диффузионная теория выпрямления на границе двух полупроводников, экшертшентвльное подтверждение этой
9