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【特别策划·实践】智芯公司:铸造工业最强芯

发布时间:2023-04-18

  _黄姗刘晓田朱珊珊孙淑娟

  3月16日,国务院国资委印发《创建世界一流示范企业和专精特新示范企业名单》,北京智芯微电子科技有限公司从全国400多家国有企业中脱颖而出,获评“创建世界一流专精特新示范企业”。

  作为国家电网有限公司芯片产业发展的使命担当者,智芯公司坚持以“铸造工业最强芯”为使命,深入落实国家电网公司发展壮大芯片产业决策部署,不断提升自主研发能力、产品创新能力和以智能芯片为核心的整体解决方案提供能力,为国内集成电路行业加速发展作出努力,为推动芯片关键技术进步贡献力量。

  打造工业芯片可靠性设计分析实验平台

  2022年9月26日,智芯公司工业芯片可靠性实验室(以下简称实验室)正式获得国家市场监督管理总局批准筹建国家工业芯片质量检验检测中心。近年来,实验室先后被认定为国家电网公司重点实验室、国家地方联合工程研究中心、工业产品质量控制和技术评价实验室,通过检验检测机构资质认定和中国合格评定国家认可委员会双认证。

  实验室建设要追溯到2010年。当时,电力芯片95%以上依赖进口。针对国产通用芯片在电力等工业应用场景下出现的问题,智芯公司按照国家电网公司要求,认真履行芯片安全保供重要责任,积极谋篇布局,并于当年组建实验室团队,以排除万难的决心致力于建设属于自己的工业芯片可靠性实验室。

  实验室团队负责人陈燕宁带领团队对全国知名芯片检测机构进行实地调研,明确了建设一家覆盖电力芯片设计、工艺、封装及应用验证测试能力的实验室的目标。“我们必须用最短的时间解决硬件平台问题。”陈燕宁说。实验室团队广泛咨询海外集成电路行业专家,走访世界一流芯片企业,虚心学习前沿技术,系统研究了芯片失效分析、电性能测试、可靠性测试等相关实验设备。

  2015年,实验室最终研制出适用于电力场景的芯片核心检测装置,搭建专用测试平台,并初步建成致力于工业芯片质量技术研究和检验检测的实验平台,测试能力涵盖芯片的电路设计分析、流片工艺、封装与材料、检验检测及应用全流程。

  激发科研攻关“硬核”力量

  3月10日,由中国工程院信息与电子工程学部指导,浙江大学、智芯公司等承办的首届“工业芯片技术与应用高端论坛”在杭州开幕。会上,实验室团队编写的《工业芯片技术与应用白皮书》(初稿)获多方认可,启动正式编制工作。

  下一步,白皮书将从工业芯片产业链关键技术、产业发展重点与难点以及发展路径探索等三个方面总结实验室团队十余年的攻关成果,为智芯公司实现工业芯片高水平科技自立自强指明方向。

  科研成果的取得,非一日之功。曾经,实验室团队为了从根本上解决通用芯片在电力强电磁、极端温湿度等复杂环境下故障频发的难题,获取现场精准的第一手环境数据,在国内对电力芯片环境数据积累不足的情况下,历经几番严寒酷暑,足迹遍及祖国大江南北,采集了数十万条数据,并在不同环境下组合数据,产生了600多万条实验数据。

  同时,实验室团队还分析了芯片内部的200多个微观参数,如同在针尖上起舞。这项工作面对的数据浩如烟海,任务量大到常人难以想象。在漠河低温电磁缺陷试验中,为了寻找问题故障点,实验室团队十余人连续一周24小时投身于数据的海洋,不厌其烦地输入数据,直到发现故障点。

  寒来暑往,功不唐捐。智芯公司实验室团队夜以继日地实验、分析,历经4年时间,经过成千上万次失败,终于建立了一套完整的工业芯片设计可靠性模型;又用了3年,研发出工业芯片设计专用软件,并与流片制造厂联合研制了工业芯片特色工艺,将工业芯片寿命由5年提升至15年,失效率由3‰降低至0.001‰,大幅提升了我国工业芯片可靠性水平。

  科研助推电力芯片市场应用

  3月27日深夜,智芯公司工业芯片可靠性实验室依旧灯火通明。为了国家重点研发计划“电力及汽车用国产工业芯片可靠性评价技术研究与示范应用”项目成果顺利通过验收,实验室团队开展了工业极端恶劣环境下工业芯片可靠性测试的模拟实验,为工业芯片在实际环境下的成功应用和平稳运行保驾护航。

  科研领域实验的成功只是工业芯片应用的开始,更重要的是科研成果走向市场,并经得起市场的检验。

  成立13年来,智芯公司依托多个实验平台开展了电力芯片可靠性提升技术研究,并将技术应用于自研电力芯片产品,已开发出“安全、主控、通信、传感、射频、存储、人工智能、模拟”8大类240余款芯片,广泛应用于智能电网的各环节。其中,用配电领域电力芯片国产化率由不足5%提升至85%以上。

  智芯公司还将自研电力芯片产品推广至轨道交通、汽车电子等工业领域,累积应用量超过25亿颗。电力芯片经受极寒、极热、高湿、高盐雾、强电磁干扰等恶劣工作环境的考验,可靠性水平达到国际领先。

  加快推进工业芯片技术自立自强,是我国工业芯片产业的时代课题。未来,智芯公司工业芯片可靠性实验室不仅将支撑电网数字化转型,持续为公司“一体四翼”高质量发展提供坚强保障,还将不断进行适应性改进,将工业芯片推广至轨道交通、石油石化、市政环保等工业领域,全面支撑国家工业芯片自主可控。