人民政協(xié)網(wǎng)9月3日電 作為高科技產(chǎn)業(yè)桂冠上的明珠——半導體芯片產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了一段周期性下滑后,，今年以來強烈逆勢回暖,，實現(xiàn)了10%的正增長。業(yè)內(nèi)預(yù)測，在可預(yù)見的未來將進一步升溫，2030年將突破萬億美元大關(guān),。

作為半導體產(chǎn)業(yè)的消費大國,，我國消費了全球6成以上芯片,，其也成為繼石油之后，我國進口排名第一的商品,。國投集團旗下中國電子工程設(shè)計院股份有限公司（以下簡稱中國電子院）是國內(nèi)電子工程設(shè)計龍頭企業(yè),，承攬了國內(nèi)90%以上顯示器件、60%以上存儲芯片,、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)計業(yè)務(wù),。打造出又好又便宜的芯片，是中國電子院一直以來的使命和任務(wù),。

“我們?yōu)樾轮袊ㄔO(shè)而生,，為電子工業(yè)發(fā)展而立。伴隨中國電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，我們一直專注于解決從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的最后一公里難題,。”中國電子院董事長,、全國工程勘察設(shè)計大師婁宇說,。

半導體產(chǎn)業(yè)化有多難？

一顆小小的芯片究竟“卡”在哪兒,？在消費電子領(lǐng)域,，難點并不在于能不能造出芯片，而是能不能造出又好又便宜的芯片,。

生產(chǎn)芯片的半導體生產(chǎn)廠,，生產(chǎn)系統(tǒng)極其復(fù)雜，自動化程度高,，工業(yè)設(shè)備昂貴,，一般工廠投資都在數(shù)百億至上千億人民幣規(guī)模。工廠對環(huán)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(zhì)的超純水，還要恒溫恒濕的生產(chǎn)條件,，工藝設(shè)備的高精密性也對微振動環(huán)境控制的要求極為嚴格。此外,，工廠巨大的耗電量和耗水量,，也讓其維護日常生產(chǎn)的成本不斷攀升。

“實驗室與大規(guī)模量產(chǎn)有著本質(zhì)不同,，100個難題攻克了一個,，對于科學實驗室來說就是成功，而大規(guī)模量產(chǎn)時100個問題解決了99個也不能算成功,?！敝袊娮釉菏紫夹g(shù)官楊光明解釋道,，對于半導體工廠來說，一個沒有解決的問題會導致生產(chǎn)線產(chǎn)品合格率低甚至生產(chǎn)不出產(chǎn)品,。

“對此,，我們從一座工廠的人機料法環(huán)全系統(tǒng)、全方位去規(guī)劃并不斷優(yōu)化,，持續(xù)降低企業(yè)的制造成本,。”楊光明說,。

護航產(chǎn)業(yè)化最后一公里

為解決產(chǎn)業(yè)化最后一公里中的難題,，中國電子院研發(fā)并掌握了一系列自主知識產(chǎn)權(quán)和專有核心技術(shù)。

潔凈室內(nèi)部圖片

芯片的制造需要非常干凈的環(huán)境,，捕捉比頭發(fā)絲直徑還要小100倍的灰塵,，難度非常大?！爸袊娮釉簱碛芯珳史謪^(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)境要求高的部分進行精準控制,，還能降低潔凈室的建設(shè)投資，并提供包括智能診斷服務(wù)在內(nèi)的全周期服務(wù)保障,，進一步提升良品率,。”中國電子院潔凈專家閻冬介紹,。

據(jù)了解,，中國電子院持續(xù)將技術(shù)成果化，自主研發(fā)了平板式化學過濾器和化學過濾機組,，是國內(nèi)首臺商用的化學過濾設(shè)備,，處理效率達到98%，填補國內(nèi)技術(shù)空白,。

某項目微振動控制現(xiàn)場

光刻是芯片制造的核心工藝,，如果光刻時受到輕微振動干擾，就將造成偏離,，整個芯片都將毀于一旦,。如何準確辨識和控制這些微小振動，保證和提升半導體產(chǎn)品的精度和良品率,，這就涉及到中國電子院另一項核心技術(shù)——微振動控制技術(shù),。中國電子院經(jīng)過多年技術(shù)積累，成功研制出中國第一套大型主動控制隔振裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在1~100HZ頻段內(nèi)0.05um/s的振動速度,，一舉打破國際壟斷,，達到世界領(lǐng)先水平。

中國電子院微振動技術(shù)部門負責人金春峰介紹說：“我們首創(chuàng)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(shù)和多級分段的振動隔離技術(shù),，針對不同振源、不同設(shè)備,，進行精細化分類防微振設(shè)計,。”據(jù)悉,，中國電子院主編的《電子工業(yè)防微振工程技術(shù)規(guī)范》,，是國內(nèi)第一部電子信息行業(yè)的微振動控制規(guī)范，填補了國內(nèi)空白,。該規(guī)范已發(fā)行英文版,，提高了中國標準在國際上的影響力。

數(shù)智化改變產(chǎn)業(yè)生態(tài)

如今,，人工智能和數(shù)字化潮流正以勢不可擋的趨勢改變著產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài),，中國半導體產(chǎn)業(yè)未來如何破“卡”出圈，中國電子院給出的答案是——PSIM數(shù)字孿生工廠解決方案,。

中國電子院首創(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)”，動態(tài)模擬工廠投產(chǎn)后實際運行,，探尋最優(yōu)設(shè)計方案,。具體來說，就是通過精細化設(shè)計,、精準化分析,、數(shù)字化優(yōu)化、智能化控制,，最終實現(xiàn)建設(shè)投資降低,、建設(shè)周期縮短、生產(chǎn)效率提升,、運行成本下降的ITEC目標。

先進電子制造數(shù)字孿生工廠解決方案

“我們搭建形成了IC-MASTER數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以更好地為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供數(shù)字化智能化支撐服務(wù),?！睌?shù)字化技術(shù)負責人程星華介紹，該系統(tǒng)可為芯片制造提供所需的高精度控制,，生產(chǎn)運行分析涉及的海量數(shù)據(jù),，通過仿真技術(shù)有效支撐精益制造。

“目前這一技術(shù)已應(yīng)用在多個項目,，實踐證明,，其解決了工藝源頭與廠務(wù)系統(tǒng)斷點難題，實現(xiàn)運行效率提升5%以上,，系統(tǒng)優(yōu)化8%以上,，降低投資12%以上，局部環(huán)節(jié)優(yōu)化后有效實現(xiàn)年運行成本降低近千萬元,?！敝袊娮釉嚎偨?jīng)理夏連鯤介紹說。（邢艷嬌）