Det er mangel på silisium for halvledere, hjernen i alle datasystem. Dette er et økende problem for bilindustrien. Kina står sentralt i problemene. Her ser du hva det dreier seg om.
Bildet øverst: Volvos fabrikk på Torslanda utenfor Göteborg må snart stanses helt om ikke leveransene av halvledere tar seg opp. (Foto: Volvo)
Av Stein Bekkevold
Vi har nylig publisert en artikkel om bilens mange datamaskiner. Nå kveles verdens bilproduksjon av mangel på halvledere. Her får du litt viktig bakgrunn:
Silisium er en halvleder. Gull, kobber og aluminium er gode elektriske full-ledere, keramene er hel-isolatorer. Midt imellom finnes halvlederne, de som leder eller ikke leder en elektrisk strøm (elektroner) avhengig av fysisk tilstand. Og den påvirkes av en ørliten styrestrøm, og vips så blir krystallen en leder og kan brukes som bryter o.a. i en datamaskin.
Silisium
Ferrosilisium, en jern-silisiumlegering med varierende forhold mellom elementært (rent, atomært) silisium og jern, er utgangsmateriale for omtrent 80 prosent av verdens produksjon av elementært silisium, med Kina som ledende leverandør – med 4,6 millioner tonn (2/3 av verdens produksjon), det meste som ferrosilisium.
Så kommer Russland med 610 000 t, Norge med 330 000 t, Brasil med 240 000 t og USA med 170 000 t. Ferrosilisium brukes hovedsakelig av jern- og stålindustrien som legeringselement i jern eller stål – og for rensing av stål. En annen reaksjon som noen ganger brukes, er alumino-termisk reduksjon.
Utlekking av pulverisert 96–97 prosent rent silisium med vann gir omtrent 98,5% rent silisium. Men i halvledere trengs enda større renhet, og dette fås ved reduksjon av tetraklor-silan (silisium-tetraklorid) eller triklor-silan. Det første stoffet fås ved klorering av silisiumskrot, det andre er et rent biprodukt av silisiumproduksjon. Disse forbindelsene er flyktige, og kan renses i en spesiell destillasjon, fulgt av reduksjon til elementært silisium med ultrarent sink.
Transistorer og en rekke andre elementer i et datasystem er helt avhengig av silisium som stort sett kommer fra Kina. Situasjonen er blitt ekstrem. (Foto: Motorola)
De svampete silikonbitene som kommer ut smeltes og vokses deretter til sylindriske enkeltkrystaller før de renses i en ekstra raffineringsprosess. Andre veier bruker termisk spaltning av silan eller tetra-iodosilan (SiI 4).
Enda en prosess er reduksjon av natrium-heksafluoro-silikat, et avfallsprodukt fra fosfatgjødsel-industrien, med metallisk natrium: prosessen er svært eksoterm (selvopphetende) og krever ingen energi utenfra.
Hyperrent silisium lages med en høyere renhet enn nesten noe annet materiale: transistorproduksjon krever urenhetsnivåer på under 1 del per 1010, og i spesielle tilfeller er urenhetsnivåer under 1 del per 1012 nødvendig – og oppnådd.
Ikke rart at silisium snart er gull verd. Det er derfor Kina dominerer verdensproduksjonen …
