Hiekasta syntyy hi-techiä
Hyperpuhtaan polypiin valmistus on rankka prosessi, joka alkaa metallurgisen piin valmistuksella. Metallurginen pii puhdistetaan kaasuttamalla äärimmäisen korkeassa lämpötilassa.
22.12.2022
Teksti Jukka Nortio kuvat Juho Kuva
Laitokset muistuttavat öljynjalostamoja, joissa on isoja kolonneja, kilometreittäin putkia ja korkeanteknologian prosessitekniikkaa. Valmistus vaatii valtavasti energiaa.
”Hiilijalanjälkeemme näkökulmasta on eritäin tärkeää, että käytämme polypiitä mahdollisimman tehokkaasti. Kun pystymme säästämään kymmenen prosenttia polypiitä, on sillä aivan eri luokan merkitys kuin sillä, miten käytämme sähköä valaistukseen”, Okmeticin teknologiajohtaja Atte Haapalinna sanoo.
Polypii saapuu pahvilaatoissa pakatuissa muovipusseissa Okmeticille. Piimurikat ovat kuin kiiltäviä harmaita kiuaskiviä.
Kiteenkasvatus on piikiekkojen valmistuksen ensimmäinen vaihe. Piimurikat pakataan kuumennusta varten noin sata kiloa kerrallaan piidioksidia olevaan valkoiseen astiaan eli upokkaaseen, joka asetetaan sulatusuuniin. Tehtaassa on kymmeniä uuneja.
Polypii sulatetaan tarkasti 1425 asteen lämpötilassa juoksevaksi massaksi. Kuumennus tehdään useamman tunnin ajan ja niin, että lämpötila pysyy sulatuksen jälkeen koko ajan tasaisena.
Uunin ympärillä on nestemäisellä heliumilla jäähdytetty suprajohtava magneetti, joka tuottaa erittäin voimakkaan magneettikentän. Sillä säädellään sulan piin virtauksia.
”Kuuman uunin ja kylmän magneetin välissä käytämme avaruusteknologiasta tuttuja eristeitä”, Haapalinna kertoo.
Kiteenkasvatuksessa pieni piikide kastetaan sulaan piihin. Kasvavaa kidettä nostetaan uunissa millimetri minuutissa, jolloin sen ympärille kasvaa kopioitumalla lopulta satakiloinen kide. Parimetrinen kide syntyy noin parissa vuorokaudessa.
Piikiteen kasvua valvotaan ja säädetään automaatiolla. Kasvua hallitaan muuttamalla kiteen vetonopeutta ja lämpötilaa. Kiteen ominaisuuksia voidaan muuttaa myös lisäämällä seokseen hitunen jotain toista alkuainetta kuten booria, fosforia ja arseenia.
Okmetic valmistaa vuosittain pari miljoonaa piikiekkoa, joista valtaosa on halkaisijaltaan 200 millimetriä. Maailman suurimmat valmistajat tekevät 300 millimetrin kiekkoja. Niille valmistetaan muun muassa prosessoreja ja muistipiirejä.
Lue myös: Piin matka pallon ympäri