国投集团中国电子院：从专业化到数智化 打通半导体产业化最后一公里
- 2024/9/10 8:33:06 13020
- 来源：国家开发投资集团有限公司
【仪表网 产业报道】作为首批国有资本投资公司，国家开发投资集团有限公司(以下简称国投集团)坚持服务国家战略的投资导向，持续加大科技创新力度。“十四五”期间，该公司以科技发展规划为引领，积极改革转型，打造数字、科技业务板块，助力国家关键核心技术攻关，解决“卡脖子”难题。
国投集团旗下中国电子工程设计院股份有限公司(以下简称中国电子院)深耕电子行业70余年，承揽了国内90%以上显示器件、60%以上存储芯片、50%以上BAT企业数据中心的高端电子基础设施设计业务，连续4年被国资委评为“科改企业”标杆。
如何护航产业化最后一公里？
生产芯片的半导体生产厂生产系统极其复杂，自动化程度高、工业设备昂贵，投资巨大，一般工厂投资都在数百亿至上千亿人民币规模。同时半导体工厂对环境要求极其严苛，需要超高精度的洁净室，不含任何金属离子和杂质的超纯水，恒温恒湿的生产条件，其工艺设备的高精密性也要求微振动环境控制极为严格等。由于其巨大的耗电量和耗水量，不仅让半导体厂投资规模巨大，其维护日常生产的成本也不断攀升。
如何造出又好又便宜的芯片，国投集团中国电子院专注于解决从实验室到产业化的最后一公里难题，从人机料法环全系统、全方位去规划优化，持续降低企业的制造成本。
为了解决“造得好”推进实现产业化最后一公里难题，该公司形成了一系列自主知识产权和专有核心技术，以洁净控制和微振动控制技术领域为例，填补国内空白。
半导体芯片生产和加工要在洁净室中进行，需要去除灰尘颗粒，要捕捉比头发丝直径还要小100倍的灰尘，难度非常大。该公司拥有精准分区控制技术、微环境控制技术、气流流型垂直度修正技术等，不仅能够对洁净环境要求高的部分进行精准控制，还能降低洁净室的建设投资。“除了对项目前期的精准设计和建设，在项目运行期间，还可提供智能诊断服务的全周期服务保障，进一步有效提升良品率。”该公司洁净专家阎冬介绍。结合中国电子院几十年的洁净技术积累，该公司将分子级化学污染物控制技术成果化，自主研发了平板式化学过滤器和化学过滤机组，是国内首台商用的化学过滤设备，处理效率达到98%，填补国内技术空白。
随着精密设备对微振动控制要求不断的提高，传统的被动防微振模式已经无法满足精度需求，主动控制隔振已经成为必要手段。该公司经过多年技术积累，成功研制出了中国第一套大型主动控制隔振装置，能够实现在1-100HZ频段内0.05um/s的振动速度，一举打破国际垄断，达到了世界领先水平，为解决“卡脖子”问题奠定了技术基础。
中国电子院微振动技术部门负责人金春峰介绍说：“我们首创提出‘测、避、抗、隔’综合微振动控制理念，采用防微振有限元仿真模拟技术和多级分段的振动隔离技术，针对不同振源、不同设备，进行精细化分类防微振设计。” 中国电子院主编的《电子工业防微振工程技术规范》，是国内第一部电子信息行业的微振动控制规范，也填补了国内空白，目前已发行英文版。
数智化如何改变产业生态？
中国电子院首创的PSIM数字孪生工厂解决方案，致力于打造精益智能绿色的高科技工厂，即在工厂建设之前，构建一座虚拟工厂，利用“工艺技术+数字化仿真技术”，动态模拟工厂投产后实际运行，探寻最优设计方案。通过精细化设计、精准化分析、数字化优化、智能化控制，最终实现建设投资及运行成本下降、建设周期缩短、生产效率提升。通过构建虚拟产线、动态模拟运行工况等，实现产线的最佳匹配，最大程度提升设备利用率、缩短生产周期，提高生产能力。“我们搭建形成了中国电子院的IC-MASTER数据系统，可以更好的为产业发展提供数字化智能化支撑服务。”数字化技术负责人程星华介绍。该系统可为芯片制造提供所需的高精度控制，生产运行分析涉及的海量数据，通过仿真技术有效支撑精益制造。
下一步，国投集团中国电子院将继续以数智化为手段，运用PSIM数字孪生技术和工业互联网智能化解决方案能力，提供智能工厂整体解决方案；立足于服务制造强国战略，加快在关键设备和新材料的国产化替代；立足于服务质量强国战略，以工程质量、环境控制和数据安全，提供标准、计量、检验、认证全过程服务，助力企业高质量发展。
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