國投集團中國電子院：從專業化到數智化 打通半導體產業化最后一公里
文章來源：國家開發投資集團有限公司 發布時間：2024-09-06
作為首批國有資本投資公司，國家開發投資集團有限公司（以下簡稱國投集團）堅持服務國家戰略的投資導向，持續加大科技創新力度。“十四五”期間，該公司以科技發展規劃為引領，積極改革轉型，打造數字、科技業務板塊，助力國家關鍵核心技術攻關，解決“卡脖子”難題。
國投集團旗下中國電子工程設計院股份有限公司(以下簡稱中國電子院)深耕電子行業70余年，承攬了國內90%以上顯示器件、60%以上存儲芯片、50%以上BAT企業數據中心的高端電子基礎設施設計業務，連續4年被國資委評為“科改企業”標桿。
如何護航產業化最后一公里？
生產芯片的半導體生產廠生產系統極其復雜，自動化程度高、工業設備昂貴，投資巨大，一般工廠投資都在數百億至上千億人民幣規模。同時半導體工廠對環境要求極其嚴苛，需要超高精度的潔凈室，不含任何金屬離子和雜質的超純水，恒溫恒濕的生產條件，其工藝設備的高精密性也要求微振動環境控制極為嚴格等。由于其巨大的耗電量和耗水量，不僅讓半導體廠投資規模巨大，其維護日常生產的成本也不斷攀升。
如何造出又好又便宜的芯片，國投集團中國電子院專注于解決從實驗室到產業化的最后一公里難題，從人機料法環全系統、全方位去規劃優化，持續降低企業的制造成本。
為了解決“造得好”推進實現產業化最后一公里難題，該公司形成了一系列自主知識產權和專有核心技術，以潔凈控制和微振動控制技術領域為例，填補國內空白。
半導體芯片生產和加工要在潔凈室中進行，需要去除灰塵顆粒，要捕捉比頭發絲直徑還要小100倍的灰塵，難度非常大。該公司擁有精準分區控制技術、微環境控制技術、氣流流型垂直度修正技術等，不僅能夠對潔凈環境要求高的部分進行精準控制，還能降低潔凈室的建設投資。“除了對項目前期的精準設計和建設，在項目運行期間，還可提供智能診斷服務的全周期服務保障，進一步有效提升良品率。”該公司潔凈專家閻冬介紹。結合中國電子院幾十年的潔凈技術積累，該公司將分子級化學污染物控制技術成果化，自主研發了平板式化學過濾器和化學過濾機組，是國內首臺商用的化學過濾設備，處理效率達到98%，填補國內技術空白。
潔凈室內部
潔凈室內部
具有自主知識產權的國內首臺商用的化學過濾機組
隨著精密設備對微振動控制要求不斷的提高，傳統的被動防微振模式已經無法滿足精度需求，主動控制隔振已經成為必要手段。該公司經過多年技術積累，成功研制出了中國第一套大型主動控制隔振裝置，能夠實現在1-100HZ頻段內0.05um/s的振動速度，一舉打破國際壟斷，達到了世界領先水平，為解決“卡脖子”問題奠定了技術基礎。
中國電子院微振動技術部門負責人金春峰介紹說：“我們首創提出‘測、避、抗、隔’綜合微振動控制理念，采用防微振有限元仿真模擬技術和多級分段的振動隔離技術，針對不同振源、不同設備，進行精細化分類防微振設計。” 中國電子院主編的《電子工業防微振工程技術規范》，是國內第一部電子信息行業的微振動控制規范，也填補了國內空白，目前已發行英文版。
數智化如何改變產業生態？
中國電子院首創的PSIM數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，即在工廠建設之前，構建一座虛擬工廠，利用“工藝技術+數字化仿真技術”，動態模擬工廠投產后實際運行，探尋最優設計方案。通過精細化設計、精準化分析、數字化優化、智能化控制，最終實現建設投資及運行成本下降、建設周期縮短、生產效率提升。通過構建虛擬產線、動態模擬運行工況等，實現產線的最佳匹配，最大程度提升設備利用率、縮短生產周期，提高生產能力。“我們搭建形成了中國電子院的IC-MASTER數據系統，可以更好的為產業發展提供數字化智能化支撐服務。”數字化技術負責人程星華介紹。該系統可為芯片制造提供所需的高精度控制，生產運行分析涉及的海量數據，通過仿真技術有效支撐精益制造。
下一步，國投集團中國電子院將繼續以數智化為手段，運用PSIM數字孿生技術和工業互聯網智能化解決方案能力，提供智能工廠整體解決方案；立足于服務制造強國戰略，加快在關鍵設備和新材料的國產化替代；立足于服務質量強國戰略，以工程質量、環境控制和數據安全，提供標準、計量、檢驗、認證全過程服務，助力企業高質量發展。
【責任編輯：張宇暉】
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