die „letzte meile“ der chip-industrialisierung durchbrechen
2024-09-15
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china youth daily·china youth daily-reporter zhang yi
können wir gute und günstige chips herstellen? dies ist ein problem, mit dem sich yang guangming, chief technology officer des china electronics engineering design institute co., ltd. (im folgenden als china electronics engineering institute bezeichnet) seit langem auseinandersetzt.
chips werden als „herz der digitalen welt“ bezeichnet. in einem gewöhnlichen wasserspender steckt ein chip, in einem mobiltelefon stecken dutzende chips und ein neues energieauto benötigt 1.500 bis 3.000 chips ... energierevolution, intelligenz fertigung und andere technologische innovationen sind untrennbar mit der unterstützung von chips verbunden. aber chips sind auch das wichtigste importgut meines landes.
yang guangming ist seit jahrzehnten stark in der branche tätig. seiner ansicht nach spiegelt sich der „festgefahrene hals“ der chips hauptsächlich in der mangelnden wettbewerbsfähigkeit des marktes im verbraucherbereich wider massenproduktion im großen maßstab und eröffnen den weg zur industrialisierung „die letzte meile“.
yang guangming, chief technology officer des china electronics institute, stellte vor, wie die „letzte meile“ der halbleiterindustrialisierung gefördert werden kann. foto vom interviewpartner zur verfügung gestellt
warum ist die „letzte meile“ so schwierig?
„ein chip von der größe eines fingernagels enthält 30 milliarden transistoren, und die drähte im inneren sind über 20 kilometer lang“, sagte yang guangming, dass man sich die schwierigkeit einer verarbeitung mit dieser präzision vorstellen kann.
die halbleiterfertigungsanlage, die chips herstellt, ist ein komplexes und riesiges präzisionsfertigungssystem. es verfügt über einen hohen automatisierungsgrad, teure industrieanlagen, enorme investitionen und äußerst strenge umweltanforderungen. es erfordert hochpräzise reinräume, hochreines wasser ohne metallionen und verunreinigungen, konstante produktionsbedingungen bei temperatur und luftfeuchtigkeit hochpräzise prozessausrüstung stellt außerdem äußerst strenge anforderungen an die kontrolle der mikrovibrationsumgebung.
yang guangming gab ein beispiel für ein halbleiter-produktionslinienprojekt, an dem sie beteiligt waren. die reinraumfläche betrug 300.000 quadratmeter, etwa so groß wie mehr als 40 fußballfelder. jährlich werden etwa 1,8 milliarden kilowattstunden strom verbraucht, was in etwa dem jährlichen stromverbrauch der einwohner einer stadt mit 2 millionen einwohnern entspricht. die halbleiterproduktion erfordert mehrere reinigungsprozesse und verbraucht jedes jahr etwa 15 millionen kubikmeter wasser, was der wassermenge eines westsees entspricht. „dies ist das ergebnis unserer maßnahmen, um einen tropfen wasser dreimal zu recyceln.“ die fabrik.“
„eine einsparung von 10 % oder eine verschwendung von 10 % hängt mit der wettbewerbsfähigkeit des unternehmens auf dem markt zusammen und bestimmt wahrscheinlich, ob das unternehmen einen gewinn oder einen verlust erwirtschaftet.“ linie, um die herstellungskosten des unternehmens weiter zu senken. finden sie die optimale lösung.
jin chunfeng, leiter des vibration technology research center des china electronics institute, sagte, dass der kernprozess der chipherstellung in der halbleiterindustrie die fotolithographie ist. wenn die fotolithographie durch leichte vibrationen gestört wird und abweichungen verursachen, wird der gesamte chip zerstört.
da die anforderungen an die mikrovibrationskontrolle in präzisionsgeräten weiter steigen, kann der herkömmliche passive anti-mikrovibrationsmodus die genauigkeitsanforderungen nicht mehr erfüllen und eine aktive kontrolle der vibrationsisolation ist zu einem notwendigen mittel geworden.
jin chunfeng sagte, dass diese technologie zuvor von anderen ländern monopolisiert wurde und die niedrigste vibrationsgeschwindigkeit, die international erreicht werden kann, bei etwa 0,1 um/s liegt. nach jahren der technologieakkumulation hat das china electronics institute chinas erstes groß angelegtes gerät zur aktiven vibrationsisolation entwickelt, das eine vibrationsgeschwindigkeit von 0,05 um/s im frequenzband von 1–100 hz erreichen kann und damit das ausländische monopol auf einen schlag bricht und das erreichen des weltweit führenden niveaus. durch die lösung des problems des „steckengebliebenen halses“ wurde eine technische grundlage geschaffen.
die herstellung und verarbeitung von halbleiterchips muss in reinräumen erfolgen, in denen staubpartikel entfernt und staub aufgefangen werden müssen, der 100-mal kleiner ist als der durchmesser eines menschlichen haares. das china electronics institute verfügt über jahrzehntelange erfahrung auf dem gebiet der sauberen technologie. es kann nicht nur teile mit hohen anforderungen an eine saubere umgebung präzise steuern, sondern auch die investitionen in den reinraumbau reduzieren filter und chemische filteranlagen sind die ersten kommerziellen chemischen filteranlagen in china mit einem verarbeitungswirkungsgrad von 98 % und schließen die inländische technologielücke.
yan dong, ein experte für saubere technologien im krankenhaus, sagte, dass zusätzlich zur präzisen planung und konstruktion in der frühen phase des projekts auch umfassende servicegarantien für intelligente diagnosedienste während des projektbetriebs zur weiteren verbesserung bereitgestellt werden können die ertragsrate.
von interviewpartnern bereitgestelltes foto im reinraum des projekts
jugendstaffel zur bewältigung von schwierigkeiten
bai fan, ein mitarbeiter des digital technology center des china electronics institute, erinnert sich, dass eines tages vor vier jahren ein neuestes inländisches mobiltelefon, das nach einer bestellung hätte abgeholt werden können, plötzlich unbezahlbar, verfügbar, aber aufgrund von vergriffen war die eskalierenden sanktionen der us-regierung führten dazu, dass er ursprünglich vorhatte, seinem vater zu seinem siebzigsten geburtstag ein geburtstagsgeschenk zu machen.
als normaler verbraucher spürte bai fan zum ersten mal wirklich die auswirkungen der westlichen technologieblockade auf das leben. als wissenschaftlicher forscher im halbleiterbereich ist er besorgt über die aktuelle situation, in der die produktion von high-end-chips im land eingeschränkt ist.
die herstellung des scheinbar kleinen chips ist äußerst aufwändig. wenn das modell genutzt werden kann, um die realen produktionsbedingungen nach dem bau der fabrik darzustellen, bevor die fabrik gebaut wird, können unnötige umwege vermieden und die produktionseffizienz erheblich verbessert werden.
er wollte seinen teil beitragen. für diese aufgabe ist das digitale technologiezentrum verantwortlich, in dem bai fan arbeitet. es simuliert die produktion realer fabriken in digitaler form, um den bau von halbleiterfabriken zu beschleunigen, das layout der produktionslinien zu optimieren und investitionen zu sparen. damals kämpfte das junge, 40-köpfige team mit einem durchschnittsalter von weniger als 34 jahren gegen die zeit, um technische probleme zu lösen.
jetzt wurden ihre wissenschaftlichen forschungsergebnisse auf spezifische projekte angewendet, um halbleiterunternehmen fortschrittlichere technische designlösungen zu bieten.
die neueste fabriklösung für digitale zwillinge löst das problem der haltepunkte zwischen prozessquellen und fabriksystemen. xia liankun, geschäftsführerin des china electronics institute, sagte, dass man nach der übung schätzungsweise die betriebseffizienz der fabrik um mehr als 5 % gesteigert, das system um mehr als 8 % optimiert und die investitionen um mehr reduziert habe durch die optimierung der lokalen verbindungen können die jährlichen betriebskosten um fast 10 millionen yuan gesenkt werden.
„wir werden alles in angriff nehmen, was das land braucht.“ die ältere generation von wissenschaftlern am china electronics institute erinnert sich noch daran, dass sich ihre wissenschaftlichen forschungsthemen damals alle an den großen bedürfnissen des landes orientierten. das china electronics institute wurde während des nationalen „ersten fünfjahresplans“ gegründet. damals war die industrielle basis chinas schwach und einige waren sogar leer. als pionier der ingenieurstechnologie in der chinesischen elektronikindustrie hat er hart gearbeitet und viele „premieren“ auf dem gebiet der elektronikindustrie gewonnen, wodurch die hardcore-elektronikindustrie das vertrauen des landes genießt.
vom anfänglichen designteam aus dutzenden von mitarbeitern bis hin zu mittlerweile mehr als 6.000 mitarbeitern, einem team, das design und wissenschaftliche forschung vereint, hat der geist der ingenieure generationen junger wissenschaftler und techniker dazu inspiriert, weiterhin der wissenschaftlichen und technologischen innovation des landes zu dienen. heutzutage wird die „letzte meile“ der chipindustrie ständig optimiert und reibungslos. yang guangming sagte, dass es noch ein weiter weg bis zur unabhängigen steuerbarkeit von chips sei, er sei jedoch fest zuversichtlich, dass in den nächsten jahren größere durchbrüche erzielt werden.
quelle: kunde von china youth daily
