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一枚“晶片”的智能制造之路

图:高效太阳能单晶切片智能化工厂  出示身份证、电子录入信息、拍照存档,进入天津中环半导体股份有限公司(以下简称“中环股份”)大门的这一套登记制度让记者感受到了企业的智能化管理。   推开生产车间的大门,穿过通道,分隔在不同区域内的工人各自忙碌着。

身边,一位工人推着小车将单晶棒材料运送进来。

单晶棒经过自动化方式粘贴在料座上,等待晾干。 眼前一排排已经粘好的单晶棒,正等待着被再次运走。   中环股份智能制造提速  “10年前,我在一线工作的时候,全靠手搬。 ”天津市环欧半导体材料技术有限公司是中环股份的全资子公司,质量部部长辛超告诉记者,“一根单晶棒就几十斤,再加上料座,将近一百斤的重量要靠人搬上搬下进行粘贴,每个人一个班要搬运四五十根,没个好体格可干不了这个活儿。 ”  2016年,中环股份完成了国内该行业的第一台自动粘棒机研制,企业的自动化粘棒正式投产,这才有了眼前这座新厂房,也让工人们告别了手工粘贴。

  说话间,记者跟着辛超来到下一个操作间,粘好料座的单晶棒等待着进入线切工序。

  一排金刚线一刀下去,一个单晶棒被切成了若干片,再运送到一个大水槽里进行脱胶清洗。 这时候,自动机械手臂直接将单晶片从清洗槽中取出,放到了自动化检验的机器上,隐裂、崩边、缺口全部由机器一眼分辨。   10年前,几十人站在一条检验线上,人人一副“火眼金睛”。

而如今,五六个人就解决了。

“一个班12小时,埋头一片一片检查,一天下来头晕眼花,一个人最多也就能检查2000片。 ”辛超说,那时候得颈椎病的人可不少,快成职业病了。 现在的工厂里,一台自动检测机器就能实现6万片的检测,不仅能检测缺陷,还能分门别类地分档。   虽然自动粘棒机从诞生到现在只有3年时间,但中环股份智能制造的步子迈得很快,不断完善智慧化工厂运行模式。 全球第一的太阳能单晶切片智慧化工厂正在塘沽热火朝天地兴建着,预计将于今年6月底完成厂房建设,年底实现试生产。   新工厂到底有多“智慧”  智慧化切片工厂塘沽项目组自动工艺组副组长姜秀峰透露:“现场工人的搬运等重体力劳动,完全由自动化设备替代了。

通过先进的管理系统匹配,原来人为的检验信息全都由大数据信息实现自动判别。 排序、派工、每台自动化设备在某一时间到某地去做什么,都是自动完成的。

”  这种智能化的转变对于一个生产型企业来说,意味着生产效率明显提高、人员成本大幅降低、工作环境得到改善。   姜秀峰说:“将来自动运输和粘贴都不需要人工搬运。 小车会把物料直接送到线切机,自动实现物料的上料和下料。

实现自动取片,放到弹夹里,再运送到下一工序。

”  智慧切片工厂从厂房到动力配套,再到整个工艺流程,涵盖了智能物流、智能仓储、工业自动化、信息化等多方面的智能制造。   自动化、少人化、高效化,这是企业始终追求的目标。 中环股份副总工程师张雪囡说:“通过智能管理系统、智能物流、智能仓储及自动生产设备有机结合,使智能化装备贯穿全工艺流程,让生产效率提高4至5倍,操作工人可以减少到原来的30%,不仅可以让员工更轻松地去工作,而且薪水更高。

”  一枚“晶片”的闯关路  不过,硬件设备可以借助AI,软件技术的研发可就完全靠“啃”硬骨头的精神了。   天津中环半导体股份有限公司成立于1999年,前身为1969年组建的天津市第三半导体器件厂和1958年成立的天津市半导体材料厂,2004年完成了股份制改造。

一路走过来,对于企业产品的精准判断和持之以恒的不懈追求,让企业在经历了几轮行业洗牌后,仍然占据着国内行业龙头的位置。   2011年,中环股份拉出了国内第1颗8英寸区熔硅单晶,这是让全中国人骄傲和自豪的事情。

  “媳妇给我生儿子,我都没这么兴奋!”回忆起那个凌晨5点多接到的短信,时任8英寸区熔硅单晶项目组工程师孙健现在还两眼放光。   上世纪70年代的时候,区熔硅单晶只有手指一般粗细,而8英寸直径已经达到了200毫米。 简单地说,单晶硅片尺寸越大,上面可以做的器件就越多,产出也就越高。 直径越大的区熔硅单晶越难以完成,但硅片的大直径化是半导体行业永远的追求。

  2002年,中环股份已经拉出了6英寸区熔硅单晶,2008年公司开始8英寸区熔硅单晶的预研,首先需要解决的就是拉晶自动化的技术。   那时候世界上只有一家企业拉出了8英寸区熔硅单晶,并且技术全部保密。

中环股份没有任何外部经验借鉴,也没有文献、专利参考,但他们还是坚持沿着自己的路在走。

  十几个人的试验团队开始摸着石头过河。

  “从0长到8英寸,长大过程中需要工作人员不停调整原料加入的速度、单晶生长速度和加热功率等20项参数。

”孙健说,在试验过程中,他们遇到了非常多的技术难点,做了很多自主研发工作。 “比如自主热场设计,我们特地去建了一个加工中心来完成。 ”  十几个人忘我的工作,加班加点是常态,白天连夜班,困了就睡在车间里。 2010年,中环股份自动生长工艺研发完成,为拉出8英寸区熔硅单晶最重要的一步取得了突破。   试验仍然夜以继日地进行着。

“为了能够不牵扯精力,当时项目组的负责人把一两岁的孩子送回了老家,自己一心扑在了科研上。

”孙健说,那时候团队的每个人付出都很多。

  2011年的那个夜里,孙健和研发团队的其他人接到成功拉出8英寸区熔硅单晶的信息后,纷纷从家中和车间里奔赴实验室共享这份成功的喜悦。

  在光伏领域单晶硅领域,中环股份也取得了骄人的成绩,生产的N型单晶硅全球市场占有率第一。

“我们原来是做半导体材料的,有着60年的历史经验和技术积淀。 技术积淀强,我们就可以做到最好。

”张雪囡的脸上写满了自信。   拥有过硬的技术团队,顺应时代潮流牵手智能化,中环股份正在半导体制造这条路上阔步前行。

  记者手记  在坚持高质量发展的道路上,天津制造业正抢抓以智能科技为核心驱动力的新一轮产业变革机遇,以发展人工智能产业为旗帜、为引领,实现产业发展“弯道超车”“换道超车”。   中环股份是天津制造业向智能化转变的缩影。

  在中环股份,有这么一支朝气蓬勃、精研技术的研发团队。 他们为了中国的半导体事业,专心致志、心无旁骛地开展技术攻关、研发制造。 同时,中环股份又引入智能制造、机器人技术、人工智能和物联网等概念,通过工业自动化、智能物流、工业大数据平台等建设,加速工业进程。   以人工智能为代表的科技革命正在推动世界新一轮产业革命,而以中环股份为代表的天津智能制造,是其中不可或缺的佼佼者。

(赵颖妍)。

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