煤煙灰裡提純出來的中國半導體產業
因為油價高企,導致新能源汽車(混動HYBRID、純電動)發展更快了。動力電池裡所用到的“鋰”元素,出現了價格的跳變。電池級碳酸鋰報價從2021年初的不足5萬元/噸到今年3月份52萬元/噸,近期有所回落,也在45.2萬元~47.3萬元間,均價46萬元/噸。這麼算來,過去兩年,價格上漲了近10倍。
因為動力電池越用越多,指望鋰價大幅回調顯然也是不現實的。馬斯克同學表示,要考慮是否進入採礦和提煉領域了。
這讓我想起了“鍺”元素的故事。
一塊12克(2×3 cm)的鍺多晶體,百科
這是晶體管時代裡最重要的元素。老百姓享受到的最大的好處是:半導體收音機。
電影《我和我的祖國》裡,80年代上海弄堂老百姓用半導體收音機聽女排奪冠
鍺曾經隨著晶體管一度火爆,又隨著集成電路(採用矽工藝)發展而落寞,近年又隨著新技術應用而重新回到大家的視野:王“鍺”歸來!
鍺有良好的半導體性質,如電子遷移率、空穴遷移率等等,高純鍺單晶具有高的折射係數,對紅外線透明,不透過可見光和紫外線。因此,它在半導體、航空航天測控、核物理探測、光纖通訊、紅外光學與成像、太陽能電池、化學催化劑等領域都有廣泛而重要的應用。
長壽命、高可靠、平均光電轉換效率約30%的三結砷化鎵太陽能電池,具有高效率、高電壓、高溫特性好等優點,在“玉兔”號月球車、天問一號火星任務探測、神州九號、陸地探測一號衛星上採用,比以前採用的晶體矽太陽能光伏電池或者單結砷化鎵太陽能電池的轉換效率要高。砷化鎵較矽質在物理性質上要更脆,這一點使得其加工時比較容易碎裂,所以,常把其製成薄膜,並使用襯底(常為Ge[鍺]),來對抗其在這一方面的不利,但是也增加了技術的複雜度。
天問一號火星任務探測器採用太陽能電池
2020年全球鍺產量為130噸,中國排第一,鍺產量為86噸,中國鍺產量長期佔全球鍺產量近六成以上的比例。2020年12月31日,氧化鍺(99.99%)倫敦戰略金屬市場現貨價為950美元/千克。作為重要的稀有資源,世界鍺的資源比較貧乏,全世界已探明的鍺保有儲量約為8600金屬噸。我國保有儲量約3500金屬噸,全國已探明鍺礦產地約35處,遠景儲量約9600金屬噸。鍺通常與鉛鋅礦伴生,或存在於褐煤中,主要分佈於內蒙古和雲南,大型的礦山包括雲南鍺業擁有的大寨鍺礦和梅子箐煤礦、馳宏鋅鍺的雲南會澤礦區、內蒙古勝利煤田等。生產主要集中在雲南鍺業、馳宏鋅鍺、中鍺科技、內蒙通力等幾家企業。
鍺(Germanium,舊譯鈤)是一種化學元素,是1886年德國化學家文克勒爾CA Winkler(1838–1904)在弗萊堡礦業學院用光譜分析法首先發現的。英文名Germanium來自於德國國名Germany的拉丁名。
元素符號Ge,原子序數32,原子量72.64,在化學元素週期表中位於第4週期、第IVA族,正處於金屬元素和非金屬元素的邊界。
“鍺”儘管帶“金”字偏旁,但其實是典型的半金屬(類金屬),兼具金屬性和非金屬性,導電性比一般金屬要差,比—般非金屬材料要強。
五種穩定的碳族元素按照大陸地殼中的天然豐度排序,依次是矽(24.4%)、碳(0.2%)、鉛(12.6 ppm)、錫(1.5 ppm),最後是鍺(1.25 ppm)。注意到矽和鍺連在一起,它們兩者攪動了整個電子世界。
鍺的比重為5.36, 熔點為958℃,沸點為2700℃。粉末狀的鍺呈暗藍色,結晶狀的鍺為銀白色脆金屬。鍺的化學性質非常穩定,很難與酸起反應,在空氣中也不會被氧化,但在熔融狀態下,極易與鹼發生反應。
鍺在自然界分佈很散很廣。銅礦、鐵礦、硫化礦、煤礦以至岩石,泥土和泉水中都含有微量的鍺。然而,鍺卻非常分散,幾乎沒有比較集中的鍺礦。
煤煙灰中提取鍺確有其事,而且使用到今天。現代地球化學之父,德國科學家VW戈爾德施米特於1930年首次從煤灰的分析中發現鍺。
20世紀50年代,美國建設了世界第一個鍺廠。美國主要從鋅鍺渣中提鍺,英國主要從含鍺煙塵中回收鍺。1960年代比利時建設的鍺廠是世界上設計規模最大的鍺生產企業,月生產金屬鍺6噸。
目前鍺廠所採用的原料有煤燃燒產出的含鍺煙塵、重有色金屬冶煉過程中回收的鍺精礦和半導體器件生產中產出的含鍺廢料等。
中國最早提煉鍺就是從煙灰裡。在煤中含有鍺,煤在燃燒時大部分鍺的化合物受熱蒸發,與煙灰一起出來,進到煙道後,溫度降低,便冷凝在煙道灰中。據測定,煙道灰中含鍺量可達0.1%,有的甚至高達2%,比煤中含鍺量高100~2000倍。從煙道灰或礦物中提取的鍺,通常是氧化鍺或硫化鍺。用氫、碳或鎂還原,可得到鍺的金屬粉末,再用1000℃的高溫加熱,才能熔鑄成金屬鍺錠。用於製造半導體的鍺必須非常純淨,通常採用“區域熔煉”冶金法來提取。
上海電力大學吳江教授表示,中國一直在推進這樣的研究,如煤灰的高附加值應用以及鍺在太陽能電池中的應用等。
一、鍺晶體管發明,成為電子科技核心
二次世界大戰期間,由於軍事方面對雷達和無線電技術的大量需求,英美不少研究機構都投入精力研究半導體器件。找到合適的半導體,並用其製成晶體管元件,是二十世紀早期固體物理學家們探索的方向之一。早期人們認識的半導體大多為金屬硫化物或氧化物,但實際上更合適的是半金屬單質(矽或鍺)。
鍺和矽進入了人們的研究視野,在美國尤其以K. Lark-Horovitz在Purdue大學的研究組對鍺的純化及其器件功能進行了豐富詳細的研究。
與此同時,美國貝爾實驗室W. Shockley、J. Bardeen和WH Brattain組成的固體物理研究小組試圖要製造一種能替代電子管的半導體器件。1947 年12 月15 日,這種實驗結出了碩果:他們用刀片在三角形金箔上劃出了兩道極細的縫隙,然後兩邊分別接上導線,用彈簧將其壓進鍺塊(Lark-Horovitz提供的鍺元件)表面。這是一個由鍺、電池、金線、彈簧、紙板、組成的小裝置。連好線後,當鍺塊上的兩個接觸點越來越近時,他們觀察到了電壓放大作用:1.3v電壓被放大了15 倍!改變歷史的第一個晶體管誕生了。
2019年科技老兵戴輝瞻仰貝爾實驗室第一個transistor
看到了鍺巨大的商業價值之後,業界發展了單晶矽製造、提純鍺的區域熔煉技術和摻雜原子技術等。憑藉著獨特的“氣質”,從1947年到1960年,鍺在半導體原件製造業中扮演了核心地位,大多數元件都是以鍺晶體為核心生產出來的。
與鍺相比,雖然矽的禁帶更寬,電子和空穴遷移率不如鍺,但依然是一種性能很好的半導體,貝爾實驗室在發表三極管論文的時候也已經指出二者可望相互替代。矽的提純技術與鍺同時也在發展,但由於二氧化矽熔點較高,直到二十世紀五十年代後期才開發出可靠的工藝製造單晶矽,這也為矽在集成電路的大規模利用鋪平了道路。
二、集成電路發明,矽接替鍺成為新核心
1958年,集成電路發明。當時的半導體雙強德州儀器和仙童半導體相互PK。
德州儀器的傑克·基爾比( Jack Kilby)發明了世界上第一塊混合集成電路,他用的是鍺晶片。
第一塊集成電路,淺藍色矩形是鍺晶片
仙童半導體公司的羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)把注意力放在了矽晶片上。他的最初設想是:“把多種元件放在單一矽片上,同時用平面工藝將它們連接起來,這樣可以大幅降低電路的尺寸、功耗及成本。”諾伊斯創造性地在氧化膜上用“平面工藝”製作出鋁膜連線,使電子元件和導線合成一體,為半導體集成電路工藝和量產奠定了基礎。
1961: First Monolithic Silicon IC Chip. Invented by Robert Noyce, Fairchild
事實證明,這個路線是成功的,德州儀器也隨後採用了這條技術路線。
仙童科技成為了芯片創業的“黃埔軍校”,並在四季如春的加州造就了“矽谷”這個稱號。2018年,我和明銳理想冀運景赴矽谷紀念集成電路發明60週年。
採用矽工藝的集成電路大量使用後,1960年之後鍺元素在電子工業中的核心地位卻迅速被矽所取代。
今天幾乎所有的集成電路都使用矽作為基本材料,其年產量高達800萬噸左右,是鍺的數万倍(2020年全球鍺產量為130噸)。
由於鍺的載流子遷移率和散熱性都比矽要優秀,在某些高速開關和需要密集散熱的半導體元件上使用鍺作為材料,高頻大功率器件上有一定用量,光電雪崩二極管用量較大。
大自然中,矽的可獲得性遠遠超過鍺。
中國的矽提純起步並不晚。1960年秋,601實驗所(中國電科46所前身)丁守謙團隊在一次又一次的反復改良和試驗之後,得到了一根純度達到7個9(即99.99999%)的矽單晶,這也是我國第一根區熔高純度的矽單晶。
不過,在集成電路浪潮中,中國當年的進步較為緩慢。
三、鍺元素從煙灰中“刨”出,中國晶體管一直繁榮到80年代
和西方不同,中國晶體管繁榮的時間很久。收音機、電視機中都大量採用鍺二極管和鍺三極管。事實上,鍺在中國電子工業的核心地位一直延續到了1980年代。之後,由於外來的先進集成電路大量使用,鍺失去了中國電子業江湖老大地位。
1956年11月,中國第一隻晶體三極管在中國科學院北京應用物理研究所半導體研究室誕生。在王守武、吳錫九等領導下,開展半導體鍺的研究工作。一方面抓鍺材料的提純,一方面親自設計製造了我國第一台製備半導體鍺材料的單晶爐。
1957年,搞電子管起家的北京電子管廠(774廠、京東方前身)籌建半導體實驗室,自製設備開始研發鍺材料和鍺晶體管。
1957年,林蘭英作為賓夕法尼亞大學第一位中國博士,也是學校歷史上的第一位女博士,放棄了美國工作,回國加入了中國科學院北京應用物理研究所半導體研究室。1957年11月,林蘭英與王守武共同努力,與北京電子管廠聯合,通過從煙灰中還原氧化鍺,再用區熔法提純,拉出了中國第一根鍺單晶,在我國半導體材料發展史上寫下了輝煌的一頁。在此之前,我國用於生產鍺半導體器件的鍺材料,均由前蘇聯提供。在此之後,僅用1個月的時間,又研製出了1公斤的N型和P型鍺單晶,提供給北京電子管廠,用於生產半導體收音機所需的鍺晶體管。
1958年8月,上海無線電技術研究所和復旦大學物理系(謝希德教授)合作,試製成功第一隻上海產鍺二極管和鍺三極管。上海無線電器材廠用這批國產鍺晶體管,於1959年國慶10週年前夕組裝出美多牌872—1—1型便攜式7管中波段超外差式收音機300台並投放市場,首次實現了國產晶體管收音機商品化。
1959年2月,774廠又拉出了鍺單晶——這是我國半導體工業首次拉出的鍺單晶,標著著我國半導體晶體管的研發完成了從科學界向工業界的技術遷移。同時,還制定出一套充分利用中國特色提純鍺錠和銻進行摻雜拉晶的計算方法,並製定出製造二極管、三極管的鍺單晶技術要求。
此後形成了年產二極管100萬隻,三極管3萬隻的生產能力。為了使全國半導體器件工業迅速發展,上級要求774廠向各地移交鍺、矽器件的生產線,同時還要支援技術骨幹。
60年代,晶體管在中國開始大量生產,並廣泛用於收音機之中。
礦石收音機裡的檢波器,也由用礦石改為用鍺晶體二極管,通常用2AP9等型號。中學生和無線電愛好者大量採用。
常用的晶體管鍺檢波二極管2AP9
百花牌礦石收音機,戴輝攝於上海無線電博物館
四、上海冶煉廠半導體鍺分廠曾是全國最大的鍺生產廠
《上海有色金屬工業志》第三編粉末冶金和半導體材料第二章半導體材料第一節“鍺”裡有詳細描述。
半導體材料是電子工業的基礎。鍺、矽化合物半導體等材料的出現,迅速推動了科學技術的發展,特別是電子工業的發展,成為更新換代最活躍的領域,有力地促進大規模集成電路和功率元件、探測器、太陽能電池、微波、光電器件、製冷合金等的發展。
上海生產半導體材料是從50年代後期研製鍺多晶開始的。金屬鍺及其化合物在電子工業、軍事工業、石油化工、醫藥、激光、紅外光學等領域有著廣泛的用途。二氧化鍺可以製造光學玻璃熒光粉,並可作為催化劑用於石油提煉時轉化、去氫、汽油餾份的調整、彩色膠卷及聚脂纖維生產。四氯化鍺可以製造光導纖維,用於光通訊技術。鍺單晶可以製造晶體管、放大器、整流器和核輻射探測器等。鍺大量用作紅外材料,製造透鏡、紅外窗口、濾光片、棱鏡,成為夜視儀和熱成像儀的關鍵材料。這些儀器安裝在飛機、坦克、人造衛星和宇宙飛船中,無論白天黑夜都能巡視目標,拍攝月球表面和地球上軍事目標的照片。60年代先後試制生產矽多晶、矽單晶、矽外延片、矽紅外線濾波罩、矽太陽能電池以及化合物半導體材料。廣泛應用於航空、航天、自動化儀器儀表、遙控、遙測、電子計算機、家用電器等領域。80年代以來,各種半導體材料品種、規格、質量都有新的發展,有些已接近或達到國際先進水平。
1 、煤煙灰還原乾餾富集法提鍺
地殼中無單獨的鍺礦,只在閃鋅礦、銅鉛鋅硫化礦、黃鐵礦和煤炭中含有微量鍺。這些礦物在冶煉或燃燒時所產生的煙塵中含有鍺而成為提鍺的原料。1958年初,國家科委在長春召開“從煤煙灰提鍺”經驗交流會。同年3月,上海市工業生產委員組織上海地區提鍺會戰,並決定以上海冶煉廠為主,由該廠副廠長、總工程師田庚錫主持。抽調李顯光工程師和職工200多人,成立第五車間,開展從煙灰中提鍺大會戰。為了盡快取得鍺,在簡陋的臨時廠房內,利用陶瓷缸作浸出槽,廢舊電解槽作沉澱槽,木棒做攪拌槳進行入工攪拌、浸出、沉澱等操作。經過半年多的試驗,終於在同年10月獲得第一克鍺。由此填補了上海地區無鍺的空白。同時,上海市有色金屬工業公司中心試驗室也從煙道灰中提取鍺,1958年冬獲得成功。由於煤灰中鍺的含量太低,浸出1~2噸煤煙灰才能得到一克鍺,處理量大,產量低,成本高達16萬元/公斤。
1959年,上海冶煉廠田庚錫、楊雲龍主持設計並試驗成功“煤煙灰還原乾餾富集法”工藝,將煤煙灰在1200~1300℃溫度下和適當的還原氣氛下焙燒,使鍺揮發富集,獲得比原煤煙灰含鍺高10倍以上的富集灰。同年10月建造一座日處理15噸的富集爐,鍺回收率提高30%,材料消耗降低,月產量增加到300克以上,受到上海市工業生產委員會的表彰。
2 、熔融法提鍺
1959年,在國防科委召開的提鍺經驗交流會上,上海冶煉廠獲悉江蘇溧水縣南關山的赤鐵礦含鍺高達100~150克/噸。1960年在中國科學院上海冶金研究所和復旦大學協助下,研究成採用硫酸鈉溶融法提鍺的工藝。1960年建造爐膛面積為4.5平方米反射爐一座,帶有機械攪拌的浸出槽2只,沉澱槽2只,操作條件有所改善。採用含鍺赤鐵礦提鍺,4個月共提取鍺15公斤,成本低於3萬元/公斤。
接著該廠又用高爐揮發氯化鈉鹼液淋洗吸收提鍺的試驗。該工藝流程簡單,回收率高,處理量大,更適合於工業生產。1960年第三季度建造兩座容積為5立方米的提鍺高爐及淋洗塔等附屬設備,擴大鍺的生產。後溧水赤鐵礦供應中斷。1962年探得江蘇高淳縣產矽鐵礦含鍺40~50克/噸,可以供應。該廠即與之簽訂協議,以解決鍺生產原料問題。同樣採用高爐揮發、鹼液淋洗的工藝處理鍺矽鐵礦,生產到1965年。在此期間,不斷改進操作方法,採用“大風量、熱爐頂、高鈣渣”延長爐齡,擴大日處理量,後又將鹼液淋洗改為水淋洗,取得同樣的吸收效果。由於摸索出高爐配料、風量及溫度控制、焦比等最佳工藝及技術參數而提高了鍺的回收率,每噸礦石可提取鍺20克以上,鍺的生產成本降低到1.5~2.0萬元/公斤。
3 、直接蒸餾法提鍺
1962年,雲南會澤礦務局、貴州冶煉廠等單位從鉛鋅礦煙塵中回收鍺獲得成功,取得含5~10%的鍺精礦,為上海冶煉廠提供了新的資源。從1963年起該廠利用鍺精礦直接進行蒸餾,制取四氯化鍺,然後經過提純、水解、還原制取鍺錠。月產量達到10公斤以上,生產成本進一步降低。
1963年,冶金工業部頒發鍺錠質量技術標準(暫行),對鍺錠必須進行光譜分析14個雜質元素,或者進行物理測試,電阻率必須在3歐姆·厘米以上。當時該廠生產的鍺錠電阻合格率僅20%。為提高鍺錠質量,先後採用鍺精礦加碳酸鈉在高溫下焙燒、蒸餾時添加氧化劑,四氯化鍺用飽和氯鹽酸萃取提純,增加真空熔鑄工藝去除低沸點雜質等工藝,鍺錠合格率達95%以上。
1964年11月,冶金工業部決定將上海冶煉廠鍺生產系統搬遷到鍺精礦的產地——雲南會澤礦務局生產。該廠派出乾部、技術人員和生產骨幹共27人赴會澤礦務局進行安裝調試和組織生產,1965年5月生產出鍺錠,質量技術指標全部達到上海冶煉廠水平。(作者戴輝備註:會澤礦山是上市公司“馳宏鋅鍺”的最早起源)
4 、鍺廢料再生利用提鍺
鍺作為半導體材料用於製造晶體管,利用率僅30%左右,近70%的鍺作為廢料被排棄。這些“廢料”含鍺高達10%以上。1965年上海冶煉廠老工人羊華國、張軍書在參觀晶體管廠時看到這種情況深感可惜,當即從陰溝中挖取含鍺廢料,回廠進行試驗,制得優質鍺錠,返給用戶使用,深受歡迎,為鍺生產找到了新的原料來源。當年鍺的產量達2000公斤以上。
1969年,該廠蔣毅夫等在蒸餾工序首先採用耐酸搪瓷反應鍋代替小容量玻璃燒瓶蒸餾四氯化鍺,使生產能力和效率提高10倍。同年9月又以通氯复蒸工藝代替飽和氯鹽酸萃取法提純四氯化鍺,改善了勞動條件,擴大了處理量。
隨著產量的不斷增加,四氯化鍺原採用玻璃瓶儲存,手工搬運,容易破損,極不安全。1973年安裝70立昇的聚四氟乙烯儲槽配以四氟乙烯管道閥門代替玻璃瓶儲存、輸送四氯化鍺,既安全可靠,又基本上實現管道化連續生產。1976年擴建鍺還原工場廠房,還原爐由原來8座增加到16座,真空熔鑄爐由2座增加到3座。至此,該廠鍺錠的年生產能力達5000公斤。
5 、鍺錠區熔提純
還原鍺錠純度僅99.99~99.999%(4N、5N),而用於生產鍺單晶的鍺錠純度要求8N或9N。因此必須對鍺錠進行區熔提純。1965年4季度,上海冶煉廠參照上海元件五廠的工藝採用雙管區熔爐、高頻感應加熱、水平移動法區熔,產出電阻率達到47歐姆·厘米以上的鍺錠。但設備佔地面積大,電能利用率低,且高頻磁場沒有屏蔽,危害工人健康。1976年將雙管爐改成三管爐,高頻系統併入爐體,電氣控制集中於一個操作台中,並用銅絲網對高頻進行屏蔽。改進後的設備佔地面積小,電能利用率高,降低了高頻輻射,產量亦大幅度增加。1977年區熔鍺錠產量由1975年的7.2噸增加到11.5噸。
6 、鍺單晶
1958年,上海元件五廠王傳鼎等用進口鍺粉,在上海電爐廠研製的鍺單晶爐上試拉鍺單晶,翌年6月得第一根重30克的單晶。1960年,該廠自行製造爐膛較大的臥式爐,生產的單晶供自用。1963年改用石墨雙坩堝摻雜獲成功,單晶質量提高,每爐投料增至500克,生產比較穩定(1979年停產)。
1965年1月,中國科學院上海技術物理研究所袁詩鑫等利用水平生長諸單晶時摻入4~10大氣壓的汞蒸汽,成功地生長出合格的摻汞鍺單晶。製成長波紅外探測器,用於航空遙感。繼又在地質、水文勘探、環境保護、森林防火,軍事偵察等方面應用。
1966年,上海冶煉廠建造單晶爐,採用鉬絲加熱,氫氣保護,石墨單坩堝,投料量900克/爐。4月24日拉出第一根合格鍺單晶。8月,單晶廠房落成,安裝小型單晶爐4座,通過調試,當年產出合格鍺單晶37公斤。1972年進行工藝改革,採用大型雙坩堝拉晶,投料量擴大到1600克/爐,年產量達2.9噸,品種規格也有增加。除常規產品外,還試制了重摻鎵P型鍺單晶、摻金鍺單晶和直徑200毫米大直徑單晶等新品種。產量及品種在國內處於領先地位。
1975年第二次工藝改革,採用懸浮坩堝拉製鍺單晶,使單晶的電阻率均勻性提高,減少了位錯缺陷,成品率提高1倍,年產量達5.5噸,創生產歷史最高紀錄。技術員羅志華在單晶爐上試裝溫度程序控制裝置取得成功,實現了拉晶半自動化。
1980年,技術員虞君耐和老工人朱進髮根據懸浮坩堝和雙坩堝的特點,對坩堝的形狀及熱場控制進行新的設計獲得突破。1981年在生產中推廣應用後改善了鍺單晶縱向、徑向電阻率均勻性,減少雜質沾污,成品率提高,投料量增加到4000克/爐,效率提高2.5倍,年產鍺單晶達到8噸。
1985年以後,將單晶爐全部改為TDR—40型,採用石墨加熱器加溫,全部推廣溫度程序控制,爐內保護氣氛由氫氣改為氬氣,產品合格率大幅度提高。
7 、鍺單晶片
1968年7月,上海冶煉廠開始生產鍺片。首先將鍺單晶在內圓切片機上切成厚度為0.24~0.34毫米大圓片,再用金剛砂漿在行星式磨片機上研磨平整,然後用劃片機劃成1×1或2×2毫米小方片,或用超聲波切片切成直徑3毫米、4毫米、6毫米的小圓片,直接供給晶體管廠使用。克服鍺片薄、脆、容易斷裂和精度要求高等操作上的困難。當年產出鍺片19公斤。隨著設備的不斷更新,工藝的革新,鍺片的產量逐年提高。1981年達1410公斤,創歷史最高水平。1984年為滿足用戶的需要採用研磨與化學腐蝕相結合的工藝,生產超薄鍺片。同年9月起,為上海半導體器件廠提供厚度為0.16毫米的超薄鍺片,滿足該廠從日本引進的自動化鍺管生產線的需求,鍺管質量參數及成品率均達到日本水平,產品返銷到日本。
8 、高純四氯化鍺
1979年9月,上海冶煉廠承擔市下達的研製光導纖維用高純四氯化鍺的任務。經研究確定在復蒸提純工序之後,再增加石英篩板塔,精餾提純四氯化鍺,試驗獲得成功。產出四氯化鍺純度達到SN,Cu、Mn、Ni、Co等8個元素雜質總量少於10PPb,符合製備光導纖維的標準。由該廠四氯化鍺生產的光纖及製成的鍺矽系光纜已用於北京Pcm—120路光通訊試驗段,試驗證明光損耗在5db/公里以下,清晰度高。1982年10月通過上海市科學技術委員會光纖用高純四氯化鍺技術鑑定會鑑定。1984年,四氯化鍺出口美國,因質優獲得好評。
經過30年的研製開發,上海冶煉廠半導體鍺分廠成為全國最大的鍺生產廠,產量佔全國70%左右,產品品種規格比較齊全。1981年產量及經濟效益達到頂峰。這一年生產還原鍺錠8884公斤,區熔鍺錠16933公斤,鍺單晶7148公斤,鍺片1409公斤,利潤1070萬元。80年代後期由於集成電路的發展,鍺晶體管的用量減少,鍺的需求量和產量相應下降。