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時(shí)下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球主要國家競相爭奪的戰(zhàn)略高地。由于起步較晚，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還有不少短板，尤其是在上游的設(shè)備領(lǐng)域，部分高端設(shè)備、設(shè)備中的核心器件仍高度依賴國外品牌。
習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)：“要加快科技自立自強(qiáng)步伐，解決外國‘卡脖子’問題。”對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)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(nèi)某光伏設(shè)備頭部供應(yīng)商解決了一項(xiàng)關(guān)鍵卡脖子環(huán)節(jié)——半導(dǎo)體設(shè)備專用串級(jí)溫控器，產(chǎn)品成功通過國內(nèi)光伏龍頭企業(yè)的產(chǎn)線驗(yàn)證，不僅實(shí)現(xiàn)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)專家評(píng)定為國際先進(jìn)。
據(jù)悉，該串級(jí)溫控器由在溫控領(lǐng)域深耕超過30年的國內(nèi)廠商廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司(以下簡稱：宇電)自主研制。此次半導(dǎo)體設(shè)備專用國產(chǎn)串級(jí)溫控器的成功推出，填補(bǔ)了過去多年在這一領(lǐng)域的國內(nèi)空白。隨著在光伏制造產(chǎn)線的成功導(dǎo)入，該產(chǎn)品接下來將向微電子等更廣泛的半導(dǎo)體制造領(lǐng)域擴(kuò)展，推進(jìn)上游半導(dǎo)體設(shè)備的儀表國產(chǎn)替代。
替代國外品牌，國產(chǎn)溫控器實(shí)現(xiàn)光伏半導(dǎo)體領(lǐng)域突破
溫控器，顧名思義，就是測量并調(diào)控溫度的設(shè)備。它通過讀取溫度傳感器的測量數(shù)值，并通過計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行復(fù)雜智能的控制算法，利用連接的執(zhí)行器件精確調(diào)節(jié)加熱器等負(fù)載的溫度。是工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化產(chǎn)線上必不可少的核心配件。
而與普通PID溫控器不同，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中許多環(huán)節(jié)，比如擴(kuò)散、氧化、刻蝕、PECVD等過程使用的串級(jí)溫控器需要高端復(fù)雜調(diào)節(jié)算法，以此來應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備中溫度控制滯后較大且擾動(dòng)多等問題。作為溫控器應(yīng)用的高端市場，半導(dǎo)體制造領(lǐng)域?qū)乜仄鞯漠a(chǎn)品精度、可靠性、抗干擾性和穩(wěn)定性要求均非?？量?。
一位光伏制造業(yè)內(nèi)人士指出，生產(chǎn)晶體硅太陽能電池的產(chǎn)線上，溫度控制更是堪比靈魂。比如擴(kuò)散爐需要將爐內(nèi)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(wěn)定在±0.5℃內(nèi)，這對(duì)控溫的精準(zhǔn)度、可靠性和穩(wěn)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(bào)廢。
超高的技術(shù)門檻使得能進(jìn)入半導(dǎo)體領(lǐng)域的串級(jí)溫控器廠商屈指可數(shù)，以往只有日本AZBIL、英國PMA和美國WATLOW旗下EUROTHERM等少數(shù)品牌可以滿足要求。而宇電新推出的AI-8半導(dǎo)體設(shè)備專用串級(jí)溫控器去年成功進(jìn)入光伏制造領(lǐng)域，成為目前唯一一家產(chǎn)品通過光伏半導(dǎo)體市場驗(yàn)證的國產(chǎn)溫控器企業(yè)。
作為中國智能調(diào)節(jié)器和溫控器龍頭企業(yè)，宇電擁有兩座建筑面積分別為1萬平方米和5萬平方米的現(xiàn)代化工業(yè)廠房，年產(chǎn)各種型號(hào)智能溫控儀表160萬臺(tái)，廣泛應(yīng)用在熱處理、電爐、新能源、化工、半導(dǎo)體設(shè)備、晶體生長、超導(dǎo)材料及精密實(shí)驗(yàn)設(shè)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(qiáng)鋼，加熱爐的溫度控制就采用了宇電儀表。
去年3月開始，在疫情及芯片漲價(jià)等因素影響下，供應(yīng)鏈?zhǔn)茏瑁S多進(jìn)口溫控器不僅紛紛宣布漲價(jià)，同時(shí)還限量供應(yīng)，下游企業(yè)面臨斷貨停產(chǎn)危機(jī)。作為負(fù)責(zé)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)購買市場芯片也要維持國內(nèi)溫控器供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，在市場出現(xiàn)部分客戶試圖“囤貨”宇電產(chǎn)品時(shí)，宇電及時(shí)在承諾不漲價(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(xiàn)給所有客戶確保供貨且不漲價(jià)的目標(biāo)，也大幅提升了客戶對(duì)宇電的信任。
在芯片缺貨的大背景下，半導(dǎo)體設(shè)備所需的串級(jí)溫控器也同樣受到影響，僅有的幾家進(jìn)口儀表供應(yīng)商均無法及時(shí)交貨。對(duì)此國內(nèi)某光伏設(shè)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(nèi)解決串級(jí)溫度控制技術(shù)問題。在獲得客戶需求后，宇電研發(fā)部門上下全力以赴，夜以繼日加班工作，在短短一個(gè)多月內(nèi)就研發(fā)出了全新的串級(jí)溫度控制儀表供客戶測試，其后二個(gè)月順利完成客戶廠內(nèi)及生產(chǎn)現(xiàn)場的各項(xiàng)測試，并在客戶下單后快速完成批量供貨，最終成功批量應(yīng)用到生產(chǎn)現(xiàn)場，解決了客戶因溫控器缺貨而可能導(dǎo)致停產(chǎn)的危機(jī)。
從宇電得知，AI-8半導(dǎo)體設(shè)備專用溫控器具有高精度、低溫漂且高效節(jié)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AI人工智能技術(shù)的PID算法，具有0.05-0.2級(jí)多種測量精度可選，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高。而相對(duì)進(jìn)口串級(jí)溫控器來說，宇電自主研發(fā)的AI智能自動(dòng)定標(biāo)技術(shù)讓串級(jí)儀表的調(diào)試工作和普通單回路PID儀表的一樣簡單，遇到復(fù)雜控制對(duì)象也能輕松應(yīng)對(duì)，從而在控制算法上實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)口串級(jí)溫控器的超越。
客戶將宇電儀表和國外品牌儀表一同用到終端客戶的設(shè)備上進(jìn)行測試，和國外品牌進(jìn)行全方位對(duì)比。結(jié)果顯示，使用宇電儀表的設(shè)備調(diào)試更方便，控溫更穩(wěn)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核心設(shè)備之一串級(jí)溫控器的斷供問題，并填補(bǔ)了國產(chǎn)高端儀表在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用的空白。
不僅僅是便宜，在性能上也實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的全面超越
由于過去多年以來國產(chǎn)品牌缺席高端市場的原因，行業(yè)普遍有一種固有認(rèn)識(shí)“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2023年芯片荒結(jié)束，進(jìn)口溫控器恢復(fù)正常供應(yīng)，設(shè)備企業(yè)又開始在其新產(chǎn)品中重新恢復(fù)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(shè)備紛紛升級(jí)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(fù)使用AZBIL等進(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(shè)備雖然在設(shè)備廠內(nèi)調(diào)試正常，但到終端現(xiàn)場后，由于生產(chǎn)工藝環(huán)境改變，使用進(jìn)口溫控器的生產(chǎn)線出現(xiàn)了嚴(yán)重的溫度控制誤差等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品遲遲無法順利生產(chǎn)，進(jìn)口溫控器的技術(shù)人員調(diào)試半個(gè)多月仍無法解決問題，最終以客戶自身設(shè)備存在問題為由扔下客戶走人。
由于進(jìn)口串級(jí)溫控器無法適應(yīng)新的光伏工藝設(shè)備，導(dǎo)致終端客戶每天的損失高達(dá)數(shù)百萬元。此時(shí)，宇電再次承擔(dān)起了為客戶救火的任務(wù)，負(fù)責(zé)售后服務(wù)的技術(shù)專家全體動(dòng)員，前往各個(gè)終端客戶現(xiàn)場，在短時(shí)間內(nèi)完成了現(xiàn)場串級(jí)溫控器更換和調(diào)試任務(wù)，成功使客戶設(shè)備順利生產(chǎn)。特別地，客戶發(fā)往泰國的設(shè)備采用了全新的4路SSR輸出方式，這款產(chǎn)品以往宇電還沒有正式生產(chǎn)過，在獲得客戶要求后，宇電研發(fā)部門結(jié)合生產(chǎn)部門，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(diào)試，最終順利調(diào)試成功讓客戶設(shè)備及時(shí)投入生產(chǎn)。與進(jìn)口溫控器品牌的怠慢和拉跨相比，宇電無疑在溫控器這一細(xì)分領(lǐng)域創(chuàng)造了中國速度的奇跡，也贏得了終端客戶的最終信賴。
半導(dǎo)體制造是一個(gè)特別重資產(chǎn)的環(huán)節(jié)，其中，設(shè)備的投入占比巨大。以建設(shè)一個(gè)投資超百億元的12英寸晶圓廠為例，其中約70%的投入資金都是用來購買設(shè)備。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達(dá)到1076億美元，再創(chuàng)新高。其中，按區(qū)域劃分，中國大陸達(dá)到283億美元，占比28.27%，已連續(xù)3年成為全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場。但與全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場不匹配的是，我國在半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)上，力量仍較薄弱，高端設(shè)備儀器主要依賴國外進(jìn)口，因此，關(guān)鍵設(shè)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(wěn)定供應(yīng)鏈和提升競爭力必不可少的條件。
據(jù)悉，在光伏制造領(lǐng)域應(yīng)用的溫控器型號(hào)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(hào)產(chǎn)品，目前正與多家半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行洽談合作，讓我們期待半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化有更令人驚喜的表現(xiàn)。
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