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又一半導體核心設備成功突圍，國產(chǎn)高端溫控器破解卡脖子難題

2023-05-10

集微網(wǎng)報道時(shí)下，半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球主要國家競相爭奪的戰略高地。由于起步較晚，我國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還有不少短板，尤其是在上游的設備領(lǐng)域，部分高端設備、設備中的核心器件仍高度依賴(lài)國外品牌。

習近平總書(shū)記強調：“要加快科技自立自強步伐，解決外國‘卡脖子’問(wèn)題?！睂τ诎雽w設備領(lǐng)域，提升國產(chǎn)化率推進(jìn)自主可控勢在必行。

集微網(wǎng)了解到，前不久，國內某光伏設備頭部供應商解決了一項關(guān)鍵卡脖子環(huán)節——半導體設備專(zhuān)用串級溫控器，產(chǎn)品成功通過(guò)國內光伏龍頭企業(yè)的產(chǎn)線(xiàn)驗證，不僅實(shí)現國產(chǎn)替代，而且在光伏良率的提升上優(yōu)于國外品牌產(chǎn)品，在國家科技成果鑒定中被行業(yè)專(zhuān)家評定為國際先進(jìn)。

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據悉，該串級溫控器由在溫控領(lǐng)域深耕超過(guò)30年的國內廠(chǎng)商廈門(mén)宇電自動(dòng)化科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：宇電）自主研制。此次半導體設備專(zhuān)用國產(chǎn)串級溫控器的成功推出，填補了過(guò)去多年在這一領(lǐng)域的國內空白。隨著(zhù)在光伏制造產(chǎn)線(xiàn)的成功導入，該產(chǎn)品接下來(lái)將向微電子等更廣泛的半導體制造領(lǐng)域擴展，推進(jìn)上游半導體設備的儀表國產(chǎn)替代。

替代國外品牌，國產(chǎn)溫控器實(shí)現光伏半導體領(lǐng)域突破

溫控器，顧名思義，就是測量并調控溫度的設備。它通過(guò)讀取溫度傳感器的測量數值，并通過(guò)計算機程序執行復雜智能的控制算法，利用連接的執行器件精確調節加熱器等負載的溫度。是工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)上必不可少的核心配件。

而與普通PID溫控器不同，半導體生產(chǎn)設備中許多環(huán)節，比如擴散、氧化、刻蝕、PECVD等過(guò)程使用的串級溫控器需要高端復雜調節算法，以此來(lái)應對半導體設備中溫度控制滯后較大且擾動(dòng)多等問(wèn)題。作為溫控器應用的高端市場(chǎng)，半導體制造領(lǐng)域對溫控器的產(chǎn)品精度、可靠性、抗干擾性和穩定性要求均非?？量?。

一位光伏制造業(yè)內人士指出，生產(chǎn)晶體硅太陽(yáng)能電池的產(chǎn)線(xiàn)上，溫度控制更是堪比靈魂。比如擴散爐需要將爐內溫度按照一定升溫速率加熱到700℃-1040℃左右，并且要快速將溫度波動(dòng)穩定在±0.5℃內，這對控溫的精準度、可靠性和穩定性有極致的苛刻要求，溫度一旦發(fā)生偏差，產(chǎn)品性能就會(huì )大打折扣甚至報廢。

超高的技術(shù)門(mén)檻使得能進(jìn)入半導體領(lǐng)域的串級溫控器廠(chǎng)商屈指可數，以往只有日本AZBIL、英國PMA和美國WATLOW旗下EUROTHERM等少數品牌可以滿(mǎn)足要求。而宇電新推出的AI-8半導體設備專(zhuān)用串級溫控器去年成功進(jìn)入光伏制造領(lǐng)域，成為目前產(chǎn)品成功通過(guò)光伏半導體市場(chǎng)驗證的國產(chǎn)溫控器企業(yè)。

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作為中國智能調節器和溫控器龍頭企業(yè)，宇電擁有兩座建筑面積分別為1萬(wàn)平方米和5萬(wàn)平方米的現代化工業(yè)廠(chǎng)房，年產(chǎn)各種型號智能溫控儀表160萬(wàn)臺，廣泛應用在熱處理、電爐、新能源、化工、半導體設備、晶體生長(cháng)、超導材料及精密實(shí)驗設備等上百個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。例如，央視《大國重器》中介紹的三一重工生產(chǎn)1800兆帕高強鋼，加熱爐的溫度控制就采用了宇電儀表。

去年3月開(kāi)始，在疫情及芯片漲價(jià)等因素影響下，供應鏈受阻，許多進(jìn)口溫控器不僅紛紛宣布漲價(jià)，同時(shí)還限量供應，下游企業(yè)面臨斷貨停產(chǎn)危機。作為負責任的國產(chǎn)溫控器龍頭企業(yè)，宇電管理層決定寧愿高價(jià)購買(mǎi)市場(chǎng)芯片也要維持國內溫控器供應鏈的穩定，在市場(chǎng)出現部分客戶(hù)試圖“囤貨”宇電產(chǎn)品時(shí)，宇電及時(shí)在官網(wǎng)承諾不漲價(jià)和不斷貨，這一舉動(dòng)不僅有效阻止了部分囤貨行為，使得宇電順利實(shí)現給所有客戶(hù)確保供貨且不漲價(jià)的目標，也大幅提升了客戶(hù)對宇電的信任。

在芯片缺貨的大背景下，半導體設備所需的串級溫控器也同樣受到影響，僅有的幾家進(jìn)口儀表供應商均無(wú)法及時(shí)交貨。對此國內某光伏設備龍頭企業(yè)找到宇電，希望能和宇電合作在最短的時(shí)間內解決串級溫度控制技術(shù)問(wèn)題。在獲得客戶(hù)需求后，宇電研發(fā)部門(mén)上下全力以赴，夜以繼日加班工作，在短短一個(gè)多月內就研發(fā)出了全新的串級溫度控制儀表供客戶(hù)測試，其后二個(gè)月順利完成客戶(hù)廠(chǎng)內及生產(chǎn)現場(chǎng)的各項測試，并在客戶(hù)下單后快速完成批量供貨，最終成功批量應用到生產(chǎn)現場(chǎng)，解決了客戶(hù)因溫控器缺貨而可能導致停產(chǎn)的危機。

從宇電官網(wǎng)得知，AI-8半導體設備專(zhuān)用溫控器具有高精度、低溫漂且高效節能的突出優(yōu)勢，采用了宇電新一代高性能24位定制A/D芯片，基于A(yíng)I人工智能技術(shù)的PID算法，具有0.05-0.2級多種測量精度可選，抗干擾性強，可靠性高。而相對進(jìn)口串級溫控器來(lái)說(shuō)，宇電自主研發(fā)的AI智能自動(dòng)定標技術(shù)讓串級儀表的調試工作和普通單回路PID儀表的一樣簡(jiǎn)單，遇到復雜控制對象也能輕松應對，從而在控制算法上實(shí)現了對進(jìn)口串級溫控器的超越。

客戶(hù)將宇電儀表和國外品牌儀表一同用到終端客戶(hù)的設備上進(jìn)行測試，和國外品牌進(jìn)行全方位對比。結果顯示，使用宇電儀表的設備調試更方便，控溫更穩定，而且生產(chǎn)的光伏產(chǎn)品良率也好于進(jìn)口品牌。至此，宇電完全解決了客戶(hù)核心設備之一串級溫控器的斷供問(wèn)題，并填補了國產(chǎn)高端儀表在半導體行業(yè)應用的空白。

不僅僅是便宜，在性能上也實(shí)現對進(jìn)口產(chǎn)品的全面超越

由于過(guò)去多年以來(lái)國產(chǎn)品牌缺席高端市場(chǎng)的原因，行業(yè)普遍有一種固有認識“國產(chǎn)產(chǎn)品優(yōu)勢主要是便宜，上檔次還是要用進(jìn)口產(chǎn)品”，而且，隨著(zhù)2023年芯片荒結束，進(jìn)口溫控器恢復正常供應，設備企業(yè)又開(kāi)始在其新產(chǎn)品中重新恢復使用進(jìn)口溫控器產(chǎn)品。

值得注意的是，光伏行業(yè)是一個(gè)快速迭代的行業(yè)，2023年起光伏設備紛紛升級到TOPCon等新工藝。已經(jīng)批量使用宇電產(chǎn)品的某光伏龍頭企業(yè)，在其新產(chǎn)品中又恢復使用進(jìn)口溫控器。然而始料未及的是，這批裝配進(jìn)口溫控器的新設備雖然在設備廠(chǎng)內調試正常，但到終端現場(chǎng)后，由于生產(chǎn)工藝環(huán)境改變，使用進(jìn)口溫控器的生產(chǎn)線(xiàn)出現了嚴重的溫度控制誤差等問(wèn)題，導致產(chǎn)品遲遲無(wú)法順利生產(chǎn)，進(jìn)口溫控器的技術(shù)人員調試半個(gè)多月仍無(wú)法解決問(wèn)題，最終以客戶(hù)自身設備存在問(wèn)題為由扔下客戶(hù)走人。

由于進(jìn)口串級溫控器無(wú)法適應新的光伏工藝設備，導致終端客戶(hù)每天的損失高達數百萬(wàn)元。此時(shí)，宇電再次承擔起了為客戶(hù)救火的任務(wù)，負責售后服務(wù)的技術(shù)專(zhuān)家全體動(dòng)員，前往各個(gè)終端客戶(hù)現場(chǎng)，在短時(shí)間內完成了現場(chǎng)串級溫控器更換和調試任務(wù)，成功使客戶(hù)設備順利生產(chǎn)。特別地，客戶(hù)發(fā)往泰國的設備采用了全新的4路SSR輸出方式，這款產(chǎn)品以往宇電還沒(méi)有正式生產(chǎn)過(guò)，在獲得客戶(hù)要求后，宇電研發(fā)部門(mén)結合生產(chǎn)部門(mén)，僅僅用了不到一周時(shí)間就完成了特殊新產(chǎn)品定制研發(fā)到批量生產(chǎn)及老化過(guò)程，并直接安排人員帶上產(chǎn)品前往泰國更換進(jìn)口溫控器及進(jìn)行調試，最終順利調試成功讓客戶(hù)設備及時(shí)投入生產(chǎn)。與進(jìn)口溫控器品牌現場(chǎng)調試情況相比，宇電無(wú)疑在溫控器這一細分領(lǐng)域創(chuàng )造了中國速度的奇跡，也贏(yíng)得了終端客戶(hù)的最終信賴(lài)。

半導體制造是一個(gè)特別重資產(chǎn)的環(huán)節，其中，設備的投入占比巨大。以建設一個(gè)投資超百億元的12英寸晶圓廠(chǎng)為例，其中約70%的投入資金都是用來(lái)購買(mǎi)設備。根據SEMI統計，2022年全球半導體設備銷(xiāo)售額達到1076億美元，再創(chuàng )新高。其中，按區域劃分，中國大陸達到283億美元，占比28.27%，已連續3年成為全球最大半導體設備市場(chǎng)。但與全球最大半導體設備市場(chǎng)不匹配的是，我國在半導體設備供應上，力量仍較薄弱，高端設備儀器主要依賴(lài)國外進(jìn)口，因此，關(guān)鍵設備國產(chǎn)化和避免卡脖子不僅是國家的國策，也是企業(yè)穩定供應鏈和提升競爭力必不可少的條件。

據悉，在光伏制造領(lǐng)域應用的溫控器型號還不是宇電最高端的產(chǎn)品，他們已推出了面向要求更苛刻的微電子、集成電路制造領(lǐng)域的更高性能的溫控器型號產(chǎn)品，目前正與多家半導體設備供應商進(jìn)行洽談合作，讓我們期待半導體設備國產(chǎn)化有更令人驚喜的表現。

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