國(guó)投集團(tuán)中國(guó)電子院：從專業(yè)化到數(shù)智化 打通半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化最后一公里

　　作為首批國(guó)有資本投資公司，國(guó)家開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱國(guó)投集團(tuán))堅(jiān)持服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略的投資導(dǎo)向，持續(xù)加大科技創(chuàng)新力度。“十四五”期間，該公司以科技發(fā)展規(guī)劃為引領(lǐng)，積極改革轉(zhuǎn)型，打造數(shù)字、科技業(yè)務(wù)板塊，助力國(guó)家關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，解決“卡脖子”難題。
 

　　國(guó)投集團(tuán)旗下中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電子院)深耕電子行業(yè)70余年，承攬了國(guó)內(nèi)90%以上顯示器件、60%以上存儲(chǔ)芯片、50%以上BAT企業(yè)數(shù)據(jù)中心的高端電子基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，連續(xù)4年被國(guó)資委評(píng)為“科改企業(yè)”標(biāo)桿。
 

　　如何護(hù)航產(chǎn)業(yè)化最后一公里？
 

　　生產(chǎn)芯片的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠生產(chǎn)系統(tǒng)極其復(fù)雜，自動(dòng)化程度高、工業(yè)設(shè)備昂貴，投資巨大，一般工廠投資都在數(shù)百億至上千億人民幣規(guī)模。同時(shí)半導(dǎo)體工廠對(duì)環(huán)境要求極其嚴(yán)苛，需要超高精度的潔凈室，不含任何金屬離子和雜質(zhì)的超純水，恒溫恒濕的生產(chǎn)條件，其工藝設(shè)備的高精密性也要求微振動(dòng)環(huán)境控制極為嚴(yán)格等。由于其巨大的耗電量和耗水量，不僅讓半導(dǎo)體廠投資規(guī)模巨大，其維護(hù)日常生產(chǎn)的成本也不斷攀升。
 

　　如何造出又好又便宜的芯片，國(guó)投集團(tuán)中國(guó)電子院專注于解決從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的最后一公里難題，從人機(jī)料法環(huán)全系統(tǒng)、全方位去規(guī)劃優(yōu)化，持續(xù)降低企業(yè)的制造成本。
 

　　為了解決“造得好”推進(jìn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化最后一公里難題，該公司形成了一系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專有核心技術(shù)，以潔凈控制和微振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔?，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。
 

　　半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)和加工要在潔凈室中進(jìn)行，需要去除灰塵顆粒，要捕捉比頭發(fā)絲直徑還要小100倍的灰塵，難度非常大。該公司擁有精準(zhǔn)分區(qū)控制技術(shù)、微環(huán)境控制技術(shù)、氣流流型垂直度修正技術(shù)等，不僅能夠?qū)崈舡h(huán)境要求高的部分進(jìn)行精準(zhǔn)控制，還能降低潔凈室的建設(shè)投資。“除了對(duì)項(xiàng)目前期的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和建設(shè)，在項(xiàng)目運(yùn)行期間，還可提供智能診斷服務(wù)的全周期服務(wù)保障，進(jìn)一步有效提升良品率。”該公司潔凈專家閻冬介紹。結(jié)合中國(guó)電子院幾十年的潔凈技術(shù)積累，該公司將分子級(jí)化學(xué)污染物控制技術(shù)成果化，自主研發(fā)了平板式化學(xué)過(guò)濾器和化學(xué)過(guò)濾機(jī)組，是國(guó)內(nèi)首臺(tái)商用的化學(xué)過(guò)濾設(shè)備，處理效率達(dá)到98%，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。
 

　　隨著精密設(shè)備對(duì)微振動(dòng)控制要求不斷的提高，傳統(tǒng)的被動(dòng)防微振模式已經(jīng)無(wú)法滿足精度需求，主動(dòng)控制隔振已經(jīng)成為必要手段。該公司經(jīng)過(guò)多年技術(shù)積累，成功研制出了中國(guó)第一套大型主動(dòng)控制隔振裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在1-100HZ頻段內(nèi)0.05um/s的振動(dòng)速度，一舉打破國(guó)際壟斷，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，為解決“卡脖子”問(wèn)題奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
 

　　中國(guó)電子院微振動(dòng)技術(shù)部門負(fù)責(zé)人金春峰介紹說(shuō)：“我們首創(chuàng)提出‘測(cè)、避、抗、隔’綜合微振動(dòng)控制理念，采用防微振有限元仿真模擬技術(shù)和多級(jí)分段的振動(dòng)隔離技術(shù)，針對(duì)不同振源、不同設(shè)備，進(jìn)行精細(xì)化分類防微振設(shè)計(jì)。” 中國(guó)電子院主編的《電子工業(yè)防微振工程技術(shù)規(guī)范》，是國(guó)內(nèi)第一部電子信息行業(yè)的微振動(dòng)控制規(guī)范，也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，目前已發(fā)行英文版。
 

　　數(shù)智化如何改變產(chǎn)業(yè)生態(tài)？
 

　　中國(guó)電子院首創(chuàng)的PSIM數(shù)字孿生工廠解決方案，致力于打造精益智能綠色的高科技工廠，即在工廠建設(shè)之前，構(gòu)建一座虛擬工廠，利用“工藝技術(shù)+數(shù)字化仿真技術(shù)”，動(dòng)態(tài)模擬工廠投產(chǎn)后實(shí)際運(yùn)行，探尋最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)精細(xì)化設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)化分析、數(shù)字化優(yōu)化、智能化控制，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)投資及運(yùn)行成本下降、建設(shè)周期縮短、生產(chǎn)效率提升。通過(guò)構(gòu)建虛擬產(chǎn)線、動(dòng)態(tài)模擬運(yùn)行工況等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的最佳匹配，最大程度提升設(shè)備利用率、縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)能力。“我們搭建形成了中國(guó)電子院的IC-MASTER數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以更好的為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供數(shù)字化智能化支撐服務(wù)。”數(shù)字化技術(shù)負(fù)責(zé)人程星華介紹。該系統(tǒng)可為芯片制造提供所需的高精度控制，生產(chǎn)運(yùn)行分析涉及的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真技術(shù)有效支撐精益制造。
 

　　下一步，國(guó)投集團(tuán)中國(guó)電子院將繼續(xù)以數(shù)智化為手段，運(yùn)用PSIM數(shù)字孿生技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能化解決方案能力，提供智能工廠整體解決方案；立足于服務(wù)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，加快在關(guān)鍵設(shè)備和新材料的國(guó)產(chǎn)化替代；立足于服務(wù)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，以工程質(zhì)量、環(huán)境控制和數(shù)據(jù)安全，提供標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)、認(rèn)證全過(guò)程服務(wù)，助力企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。