单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。拉晶过程是前道工艺的重要环节，影响着硅片的纯度和质量。由于工艺生产环节的特殊复杂性以及高标准要求，对于单晶炉的控制设备的稳定性、可靠性要求更苛刻。

单晶炉的生产工艺可归纳为：加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长

(1) 加料：将多晶硅原料及杂质放入坩埚内，杂质的种类依电阻的N或P型而定。

(2) 熔化：将多晶硅原料置于石英埚内后，长晶炉必须关闭并抽成真空，后充入高纯稀有气体使之维持在一定压力范围内，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度，将多晶硅原料熔化。

(3) 缩颈生长：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体中。当籽晶与硅熔体场接触时，会使籽晶产生位错，然后再将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小（4-6mm），当位错线与生长轴成一个交角，便能长出晶体表面，产生零位错的晶体。

(4) 放肩生长：长完细颈之后，须降低温度与拉速，使晶体的直径渐渐增大到所需的大小。

(5) 等径生长：长完细颈和肩部之后，通过拉速与温度的不断调整，使晶棒直径维持在正负2mm之间。

(6) 尾部生长：为了避免效应力将使得晶棒出现位错与滑移线，而将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开。

在整个单晶炉的控制系统中，各个环节的要求极高：

1、整个控制系统在石英坩埚外附近，长期处于50℃-60℃的高温度环境。

2、由于生产工艺的特殊性，现场存在较强的磁场效应。

3、生产环节对炉膛内温度和压力必须准确，否则该批物料将会报废。

4、拉晶提升过程中，各个传感器的数据传输必须高速、对电机驱动定位必须精准。

5、根据客户投料量，晶棒拉晶生产周期约为15天，在生产环节中控制系统必须稳定，不能出现任何异常。

因此，单晶炉的生产环节对控制系统和远程IO系统有着更高要求。

零点的软协议栈耦合器CN-8032-L经过单晶炉厂商长期严格测试，完全符合现场生产使用，目前已大批量投入现场使用。现场的控制系统选择的是西门子1500PLC搭配着两套零点的分布式IO产品CN-8032-L以及子模块。

CN-8032-L作为PN通讯模块，是零点公司运用软协议栈替代PN专用芯片的产品，响应时间在2-3ms，能在-40℃到80℃的场景下长期稳定工作。

CT-121F是数字量输入模块，在该系统中，主要传输定位，各电机状态等信号。

CT-222F是数字量输出模块，在该系统中，用于控制变频器，电机，伺服的驱动。

CT-3238是模拟量输入模块，在该控制系统中，主要用于测量炉膛压力，电流大小等信号。

CT-3168是电压输入模块，在控制系统中，主要接收电压型模拟量输入信号。

CT-3808是热电偶温度采集模块，在系统中，主要测量炉膛各部位的温度大小。

CT-4234是模拟量输出模块，在系统中，主要控制阀门开度等信号。

CT-5801是终端模块，作用是增强分布式IO从站背板通讯的稳定性。