Am Donnerstag den 10.01.2019 beehrte uns Peter Mader, Absolvent unserer Universität sowie darüber hinaus ehemaliger Chairman und Gründungsmitglieder der IEEE Student Branch Passau, um uns über die Herstellung von Silicium-Wafern und die Herausforderungen die diese für seine Firma Siltronic mit sich bringt zu berichten.

So gibt es die ehemals zu Wacker-Chemie gehörende Firma inzwischen seit knapp 50 Jahren. In diesem Zeitraum hat es Siltronic, als einzige Firma in der westlichen Welt, geschaft 4. größter Wafer Hersteller zu werden. Produziert werden die Silicum-Wafern an mehrern Standorten in der Welt, darunter Burghausen, Portland und Singapur.

Was sind überhaupt Silicum-Wafer? Darunter versteht man dünne Scheiben aus hochreinem Silicium, aus denen später Micro-Chips hergestellt werden. Während die Nachfrage vor ca. 20 Jahren noch mehrheitlich aus dem Computing-Segment kam, ist der Bedarf heute viel weiter gestreut und erstreckt sich auch auf die Bereiche Kommunikation, Industrie, Auto, sowie IoT und direkte Konsumer-Produkte. So wird für die Fertigung eines Teslas ein Wafer mit Durchmesser 200mm und für eine moderne E-Lokomotive ca. 20 dieser Wafer benötigt.

Wie genau wird so ein Wafer nun produziert? Der erster Schritt im Herstellungsprozess ist das “ziehen” eines hochreinen Silicium-Ein-Kristalls, aus aufgeschmolzenem Rohmaterial. Dieser wird dann im folgenden in Scheiben geschnitten und erhält durch mehrer Reinigungs, sowie Laser bzw. Chemikalien Behandlungen seine gewünschten Eigenschaften. Während die Wafer zurzeit noch eine Dicke von 8nm und maximal 32 Ebenen übereinander unterstützen, werden von den Abnehmern schon 128 Ebenen gefordert, und auch die minimale Dicke soll in einigen Jahren auf 5nm verringert werden.

Je nach größe besteht der Herstellungsprozess aus ca. 45 bis 70 einzelnen Arbeitsschritten für die nochmals bis zu 6000 Parameter benötigt werden um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Um bei diesem komplexen Prozess Wettbewerbsfähig zu bleiben ist eine sehr gut Automatisierung nötig, mit dem Ziel in einigen Jahren eine “Black-Light-Factory” zu erhalten, in der man einfach das Licht ausschalten kann, und alle arbeiten normal weiterlaufen. Bei Siltronic wird dieser Plan mithilfe eines zentralen ERP-Systems sowie der an allen Standorten vorhandenen für die Produktion wichtigen IT-Infrastruktur umgesetzt.

Zur Zeit großes Projekt, ist die Transportautomatisierung, bei der schon zwei unterschiedliche Systeme im Einsatz sind. Zum einen gibt es die Variante, dass kleinere Fahrzeugen auf Schienen über den Maschinen fahren und die Behälter mit Wafern transportieren. Die andere Variante sind größere auf dem Boden fahrende Fahrzeuge, die gleich mehrer Behälter transportieren könnnen. Herausforderungen bei diesem Projekt sind neben der hohen Genauigkeit mit der die Behälter umgeladen werden müssen auch die häufig zeitlichen Beschränkungen. Außerdem ist auch die tatsächliche Umsetzung nicht so leicht wie von vielen sicher gedacht, da wirklich alle Prozesse standarisiert werden müssen. Einer Maschine kann man nicht einfach mal sagen: “Da haust du dann einmal dagegen und dann funktioniert das wieder.”

Vorteile durch die Automatisierung sind neben den geringeren Kosten, auch eine geringere Arbeitsbelastung, da zum Beispiel über Datenbrillen auch von außerhalb der Produktions-Bereichen Suppport geleistet werden kann und somit das zeitaufwendige betretten der Reinräumen entfällt.

Insgesamt war der Vortrag ein sehr ausführlicher Einblick, in eine Branche die uns normalerweiße nicht so bewusst ist, da wir am ende nur die Verarbeitene Produkte in der Hand halten und von den Zutaten wenig mitbekommen.