南宫28 樊晓华:中国集成电路产业“缺芯少核”,需要做好“硬核设计”的产学研生态圈
栏目:新闻资讯 发布时间:2023-12-04
“长三角是中国大陆集成电路产业链最完整技术最先进的地区,在我国集成电路产业布局中,长三角集成电路产业的基础最扎实,技术最先进,也是全球集成电路产

“长三角是中国大陆集成电路产业链最完整技术最先进的地区,在我国集成电路产业布局中,长三角集成电路产业的基础最扎实,技术最先进,也是全球集成电路产业增长最快的地区之一。”

11月4日,在第七届中国江苏产学研合作大会上,江苏省产业技术研究院智能集成电路设计技术研究所所长樊晓华,在接受新华日报财经客户端专访时表示。芯片作为国之重器如何通过加强合作与自主研发,实现在产学研上不被“卡脖子”,“不缺芯少核”,更好地服务国家战略,是中国集成电路产业的奋斗目标。

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“两条腿”走路,做好芯片研发的存量和增量

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“集成电路的发展改变了人类。”樊晓华认为,集成电路产业已有近70年历史,经历了从美国到日本的第一次产业转移,从日本到韩国第二次产业转移,以及从韩国到中国的第三次产业转移,多个发展阶段,且一直处于高速发展状态,因此它并不是一个“搞几年就不做了”的问题,而是需要得到长期的重视和支持。

中国集成电路设计产业逐年增长,2018年进口3120.58亿美金,芯片自给率不到20%。从产业链角度来看,集成电路的制造、装备、封装材料方面,中国都还有较大差距,但是芯片设计,作为中国芯片进口的最大因素,更需加强,所以未来我们应该将已有的体系要做实、做强,做大,要考虑补短板,加长板。

“根据摩尔定律,半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量每隔18-24个月将增加一倍;性能也将提升一倍。目前摩尔定律进入瓶颈,技术迭代速度变缓,差距相对变小,中国半导体芯片业发展面临着重大的机遇。”樊晓华感慨地说。

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如何做好技术创新,如何能拿出创新型产品,解决产品问题,他建议,中国的芯片设计应该两条腿走路:第一是做领先的、前沿的、颠覆性的技术及产业化,解决的是增量空间;第二是市场需求的芯片技术,解决的是存量空间。

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提升国产芯片的自给率,打造半导体行业的产学研生态圈

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“未来十年要以国产自主芯片的设计研发为中心”。樊晓华特别强调,中国的芯片自给率不到20%,芯片的设计研发是我国各大产业急需的硬核技术。芯片研发要服务实体企业,而不是为了创新而创新。需要关注整体应用系统、标准,到器件制造工艺、材料、软硬件结合起来,打造半导体行业的产学研生态圈。

如今,高端芯片器件自给能力弱,已经成为系统设备厂商的瓶颈,国内核心技术能力亟待突破。集成电路发展需要政府主导,也需要提高新型研发机构和企业的参与度。在江苏省产业技术研究院、无锡高新区管委会的指导和支持下,2019年6月21日,江苏省产研院智能集成电路设计技术研究所正式签约成立。

“研究所定位是建设全国领先的独立性、开放性、实际性的集成电路设计研发中心。”樊晓华透露,由中科院微电子所、清华大学、上海交大、浙江大学等全国顶级名校和科研院所著名半导体专家团队,共同发起的江苏省产研院智能集成电路设计技术研究所,瞄准集成电路5G射频、高速硅光通讯、工业芯片和汽车电子芯片控制等领域进行设计研发,努力为产业界提供最顶尖的芯片设计研发技术。

樊晓华介绍,自主可控是我国科技领域的新要求,5G、通讯、工业芯片和新能源汽车领域急需国产芯片的设计研发技术,未来,我们要打通芯片设计的产学研过程,在这些领域实现全生态链式发展。

铝芯电磁线顾名思义就是指以铝为中芯的电磁线,电磁线()用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线。又称绕组线。电磁线必须满足多种使用和制造工艺上的要求。前者包括其形状、规格、能短时和长期在高温下工作,以及承受某些场合中的强烈振动和高速下的离心力,高电压下的耐受电晕和击穿,特殊气氛下的耐化学腐蚀等;后者包括绕制和嵌线时经受拉伸、弯曲和磨损的要求,以及浸渍和烘干过程中的溶胀、侵蚀作用等。

铝芯电磁线可以按其基本组成、导电线心和电绝缘层分类。通常根据电绝缘层所用的绝缘材料和制造方式分为铝芯漆包线、铝芯绕包线、铝芯漆包绕包线和无机绝缘线。

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铝芯电磁线的漆包线:在导体外涂以相应的漆溶液,再经溶剂挥发和漆膜固化、冷却而制成。漆包线按其所用的绝缘漆可以分成聚酯漆包线、聚酯亚胺漆包线、聚酰胺亚胺漆包线、聚酰亚胺漆包线、聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺漆包线、耐电晕漆包线,以及油性漆、缩醛漆、聚氨酯漆包线等。有时也按其用途的特殊性分类,如自粘性漆包线、耐冷冻剂漆包线等。

最早的电磁线的漆包线是油性漆包线,由桐油等制成。其漆膜耐磨性差,不能直接用于制造电机线圈和绕组,使用时需加棉纱包绕层。后来聚乙烯醇缩甲醛漆包线问世,其机械性能大为提高,可以直接用于电机绕组,而称为高强度漆包线。

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随着弱电技术的发展又出现了具有自粘性漆包线,可以不用浸渍、烘焙而获得整体性较好的线圈。但其机械强度较差,仅能有微特电机、小电机中使用。此外,为了避免焊接时先行去除漆膜的麻烦,发展了直焊性漆包线,其涂膜能在高温搪锡槽中自行脱落而使铜线容易焊接。

电磁线的绕包线:绕组线中的一个重要品种。早期用棉纱和丝,称为纱包线和丝包线,曾用于电机、电器中。由于绝缘厚度大,耐热性低,多数已被漆包线所代替。目前仅用作高频绕组线。在大、中型规格的绕组线中,当耐热等级较高而机械强度较大时,也采用玻璃丝包线,而在制造时配以适当的胶粘漆。

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在绕包线中纸包线仍占有相当地位,主要用于油浸变压器中。这时形成的油纸绝缘具有优异的介电性能,且价格低廉,寿命长。近年来发展比较迅速的是薄膜绕包线,主要有聚酯薄膜和聚酰亚胺薄膜绕包线。近来还有用于风力发电的云母带包聚酯亚胺薄膜绕包铜扁线。

铝芯电磁线的无机绝缘线:当耐热等级要求超出有机材料的限度时,通常采用无机绝缘漆涂敷。现有的无机绝缘线可进一步分为玻璃膜线、氧化膜线和陶瓷线等。还有组合导线、中国电线电缆网位导线等。

由于铝芯电磁线的漆包线的应用日益广泛,要求日趋严格,还发展了复合型漆包线。其内、外层漆膜由不同的高分子材料组成,例如聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺漆包线。因此,铝芯电磁线也越来越多地应用于各个相关行业,铝芯电磁线的工业地位也已经不可替代。

今年上半年,我国工业机器人产量达22.2万套,同比增长5.4%,工业机器人装机量占全球比重超50%,稳居全球第一;服务机器人和特种机器人持续快速发展,其中服务机器人产量达353万套,同比增长9.6%。

当前,我国机器人产业发展水平稳步提升,并加速走进生活,有力驱动了经济社会智能化变革。

应用再拓展

随着新一轮科技革命和产业变革深入发展,机器人产业已步入技术创新密集活跃、应用深度拓展的发展机遇期。

在工业机器人领域,产品速度、可靠性、负载能力等各项指标不断提升,部分产品平均无故障运行时间达8万小时,最大负载能力由原来的500公斤提升到700公斤;服务及特种机器人创新应用成果显著,比如:单孔腔镜手术机器人获批上市,洞察号水下机器人完成5100米海底测试,排涝机器人、无人机等有利辅助救援队执行抗洪救灾等任务。

“我国机器人全产业链创新发展稳步推进,场景应用不断拓展,产业综合实力持续提升,核心竞争力逐步增强,在技术创新、高端制造、集成应用中发挥了越来越重要的作用。”工信部副部长辛国斌说。

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在政策支持与市场需求带动下,去年我国机器人全行业营业收入超过1700亿元,继续保持两位数增长。

各类创新主体产出质量稳步提升,创新链条不断完善,有力促进了机器人产业向高端化升级,农业生产、工业作业、生命健康、生活服务等各领域有望迎来以机器人为关键支撑的全新阶段。

在近期举办的2023世界机器人大会上,由4台2米多高的新松工业机械臂组成的白车身点焊机器人工作站给参观者留下了深刻印象。“汽车焊装线工艺结构紧密,技术难度大、行业壁垒高,需要多台焊接机器人精准高效、无故障稳定运行。”沈阳新松机器人自动化股份有限公司行业经理马骋说,结合工业互联网与大数据应用,机器人可以对产线运行、焊接质量等数据进行实时采集、监控与分析,辅助用户开展科学化管理与决策。

“目前,工业领域的制造业机器人密度达到每万名工人392台,工业机器人应用领域覆盖了65个行业大类206个行业中类,在卫浴、陶瓷、五金、家具等传统产业应用更加广泛,在新能源汽车、锂电池、光伏等新型行业应用加速涌现,机器人应用的深度和广度已大幅拓展。”辛国斌说。

抢占新赛道

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参加过第31届世界大学生夏季运动会的人形机器人“优悠”,由优必选科技自主研发,代表了我国具身智能体最新研究成果。它不仅能理解人类语言、识别物品,还能很好地控制身体运动。

“工业自动化时代的人工仍不可或缺,未来人形机器人可以与传统自动化设备协同作业,以解决复杂场景的柔性无人化,自主完成扭矩拧紧、物料搬运等高难度任务。”优必选科技创始人、董事长兼CEO周剑透露,优必选科技正与国内头部企业探索人形机器人在新能源汽车、智慧物流等工业场景的应用。同时,随着陪伴功能和服务功能的应用落地,人形机器人走入家庭只是时间问题。

“当前,以人形机器人和通用人工智能为代表的新技术、新产品、新业态蓬勃发展,正成为全球科技创新的制高点、未来产业的新赛道和经济增长的新引擎。”工信部副部长徐晓兰说,人工智能技术取得突破性进展,为人形机器人创新发展提供了重要驱动,全球正迎来人形机器人与通用人工智能融合发展的热潮。

徐晓兰表示,推动人形机器人技术和产业高水平发展,要坚持应用牵引、整机带动、软硬协同、生态构建的工程化路径,以通用人工智能的技术突破为引擎,打造人形机器人的大脑和小脑,支持建设国家人形机器人制造业创新中心、部重点实验室等创新载体,提升关键共性技术的供给能力,赋能更多行业创新发展。

集智促创新

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近年来,不少地方加快布局机器人产业,分类施策拓展机器人应用深度和广度,形成了一批集研发、生产、服务为一体的机器人产业集群。

中国电子学会副理事长兼秘书长陈英表示,从我国机器人领域国家级专精特新“小巨人”企业和上市企业分布来看,我国机器人优质企业重点分布在京津冀、长三角、珠三角地区,形成了以北京、深圳、上海、东莞、杭州、天津、苏州、佛山、广州、青岛等市为代表的产业集群,并在当地优质企业引领带动下,涌现了一批在细分领域具有较强竞争力的企业。

今年年初,工信部等17部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》,提出推动各行业、各地方结合行业发展阶段和区域发展特色,开展“机器人+”应用创新实践。

政策引领,各地积极响应。北京亦庄日前发布《北京经济技术开发区机器人产业高质量发展三年行动计划(2023—2025年)》,提出到2025年,机器人研发投入年复合增长率达50%以上,搭建50个机器人应用场景示范项目,规上工业企业机器人密度达到360台/万人,产值规模达到100亿元。

“北京把机器人作为新时期首都高质量发展的产业方向,从支持企业创新、推动产业集聚、加快场景应用和强化要素保障4个方面提出了多条促进产业创新发展的具体措施。”北京市经济和信息化局副局长苏国斌说。

“我国拥有广阔的机器人应用市场,随着‘机器人+’行动稳步实施,以及在新能源汽车、医疗手术、电力巡检、光伏等领域的应用不断走深向实,将有力支撑行业数字化转型、智能化升级。”陈英说。(记者 郭静原)