半导体工艺培训范文

时间:2023-11-01 17:43:14

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半导体工艺培训

篇1

【关键字】半导体、风险、应急、预防

1半导体企业环境风险评估方法探索

半导体产品制造的过程中涉及氯气、砷化氢等有毒有害的化学品和多种酸碱类腐蚀品,存在着环境污染、健康危害等风险隐患,因此对半导体工厂生产运营进行风险评价显得尤为重要。风险评价常见的的方法有ETA(事件树分析)、FTA(故障树分析)、FMEA(故障模型与影响分析)等,本文将根据环境保护部办公厅新出台的《企业突发环境事件风险评估指南(试行)》(环办[2014]34号),以下简称《指南》,对半导体企业的环境风险进行分析,进而提出对半导体企业环境风险管控的建议,控制半导体企业所带来的环境风险。

1.1 半导体企业环境风险评估

通过矩阵法对企业突发环境事件风险(以下简称环境风险)等级进行划分。

1.1.1 环境风险物质数量与临界量比值(Q)

半导体企业在生产的过程中会用到许多的气体化学品作为制程或者辅助制程使用。半导体企业所涉及的环境风险物质主要包括:生产原料、燃料、“三废”污染物、辅助生产原料,目前主流产品为经过简单电路测试的8英寸或12英寸晶圆,在此过程中没有中间产品及副产品。

因此半导体企业在计算环境风险物质数量与临界值比值时,主要计算危险类原辅材料在厂区内的最大储存量加上在线量与相对应的物质的临界量的比值,一般半导体企业所使用的原辅材料中,涉及《指南》附录B所列突发环境事件风险物质清单的主要为: 氯气、氢气、磷化氢、氨、丙酮、硅烷、异丙醇、磷酸、硝酸、氟化氢等,这些原物料多通过气体钢瓶或者化学品桶方式储存,但是一般均为一用一备,储存量不大,因此,一般半导体企业的Q值计算为

1.1.2 生产工艺与环境风险控制水平(M)

根据《指南》要求,M的确定方法为采用评分法对企业生产工艺、安全生产控制、环境风险防控措施、环评及批复落实情况、废水排放去向等指标进行评估汇总,确定企业生产工艺与环境风险控制水平。因此,对半导体企业的分析得到的评估指标及分值估分为27分。

由此也可得出半导体生产企业的工艺与环境风险控制水平值(M)的风险控制水平处于《指南》中所列的M2(25≤M

(1) 生产工艺

半导体工厂在生产工艺方面会用到许多易燃易爆的化学品,如IPA,丙酮等,以及输送这些化学品的压力管道,以及在辅助设施所用到的天然气管道、压缩空气等。因此,工艺部分分值得分主要集中在“其他高温或高压、涉及易燃易爆等物质的工艺过程”,扣分值为20分。

(2) 安全生产管理

半导体生产大多为2000年后建立起来,其在建厂初期关于安全评价等做的还是较为正规,从起初的安全预评价到验收评价以及目前正在推行的现状评价,以及作为高资产保护的企业,消防方面的验收也均按照要求完成;另外,目前大部分半导体企业已经完成安全生产标准化(二级),因此,对于安全控制方面,半导体企业一般均能达成《指南》中所罗列的要求,因此安全生产管理并未有扣分分值。

(3) 环境风险防范控制与应急措施

半导体企业在截流措施、事故排水收集措施、清净下水系统防控措施、事故排水收集措施、雨排水系统防控措施、生产废水处理系统防控措施、毒性气体泄漏紧急处置装置、毒性气体泄漏监控预警措施以及环评及批复的其他风险防控措施落实情况等能按照《指南》中要求进行,因此此部分也未有扣分项。

(4) 雨排水、清净下水、生产废水排放去向

半导体企业一般处于工业区,企业雨排水、清净下水、生产废水排放去向去向一般为“进入城市污水处理厂或工业废水集中处理厂(如工业园区的废水处理厂)”,因此,此处扣分分值为7分。

1.1.3 环境风险敏感性(E)

半导体企业大多都位于工业园区或经济技术开发区内,如中芯国际上海有限公司、华虹宏力位于张江高科技产业园区、上海新进位于漕河泾技术开发区等,但也有些受限于工业区本身所处的位置有特殊性,因此不可避免有出现企业雨水排口、清净下水排口、污水排口下游10公里范围内有有一些环境风险受体,因此,可以将半导体厂的环境风险受体主要划分为类型1(E1)及类型3(E3)两大类。

1.2 半导体企业风险等级划分及风险级别表征

根据以上对半导体生产企业Q、M、E的分析可以得出,半导体企业风险控制在Q

表2 半导体企业环境分线分级表

2 半导体企业环境风险控制及预防方法

2.1半导体企业环境风险防范措施

从前面的分析可以得知,半导体企业主要的风险源为品种繁多的化学品,以及受规划选址的客观因素,不可避免有出现企业雨水排口、清净下水排口、污水排口下游10公里范围内有有一些环境风险受体,乡镇及以上城镇饮用水水源(地表水或地下水)保护区;自来水厂取水口等,因此本文将着重从化学品风险管理及敏感位置的环境风险防范入手,提出环境风险防范措施。

(1)厂区平面布置及建筑安全防范措施

目前一般企业均处于工业区,但是也会有周边分布敏感目标的情况,因此厂区设计总平面布置图时,应严格按照设计规范要求,对于不同因化学品带来的火灾危险性类别的防火间距要求设置项目各生产装置及仓库的各类设备、建构筑物之间的防火间距。厂区的消防车道按照《建筑设计防火规范》的要求设置。化学品仓库,各类物品根据不同属性、进行相容性分析后分区、少量储存。

在建筑安全方面,项目各类建构筑物和设备均按照规范对于相应火灾危险性等级的要求设置相应的耐火等级,对于存在爆炸危险的生产或储存场所,相应的建构筑物和设备应符合有关防爆要求,包括泄压、防静电、防火花等要求;在环境污染防治方面,储存化学品的仓库地面需进行防腐防渗处理,铺设环氧地坪,防止污水影响地下水及土壤。

(2)化学品运输风险防范措施

所有化学品运输均应委托有资质的运输公司运输,配备道路运输企业专用车辆,并配置车载卫星定位系统,以及安全防护、环境保护和消防等设施、设备;同一车辆不运输互为禁忌的物料,装卸、搬运化学危险品严禁碰、撞、击、拖拉、倾倒和滚动;向外省市购买易燃易爆、强腐蚀性化学品时,提前24小时向公安部门或者海事部门申报危险化学品品名和数量、运输起讫地、运输路线和时间等情况;按照地区公安部门确定的危险化学品运输车辆能够通行的区域、道路和时间运输。

(3)危险化学品储存风险防范措施

化学危险品的储存需要严格按照《危险化学品安全管理条例》和《常用化学危险品贮存通则》(GB15603-1995)的规定设计,不同特性的化学品物质独立房间,分类存放,其中气体化学品宜采用中央供应系统,气体钢瓶和化学品储存于独立的化学品储存仓库,并通过提高缩短储存周期减少危害物品的储存量;对各类易燃易爆有毒物质严格控制最大贮存量;每个房间都设置漏液收集槽,可以通过泵抽到废水处理系统中,避免化学品泄漏时溢出到其他区域;在气体房及气体供应(储存)柜内安装危险化学品侦测及报警装置,当泄漏浓度超过限值,会自动报警,切断气源,并自动启动水喷淋及排风装置,泄漏物料经过洗涤塔处理后,经由废气排气筒集中排放。

(4)生产操作风险防范措施

根据杜邦公司事故主因结构理论,经杜邦公司统计,绝大多数生产过程中即人员的意外、伤害及事故都是由不安全行为造成的,而非设备或环境引起。96%的事故是由人的不安全行为引起的,因此,对于人员意识的提升及技能的培训尤为重要。应对新职工进厂或更换工种前,需进行安全教育和安全技术教育,经考核后上岗操作;对老员工定期进行安全生产操作规程和各项安全生产的规章制度的培训,强化安全意识;操作前员工按规定穿好防护用品,上班前不喝酒,不做可能对本职工作造成影响的事;上岗前对本岗的机械、电气等设备及压力表、温度计等各种仪表仪器进行检查,如有问题必须及时汇报,做好记录;按照整理整顿要求,做好生产区域6S,对各种消防器材禁止随便动用,存放地点周围不堆放任何东西物品;严格执行交接班制度和设备保养工作,下班前对本岗位的电源等各种设备进行检查,如有异常情况,交班时向接班人员交代清楚,防止事故的发生。

(5)风险管理防范措施

加强施工监督,确保建设项目基础设施和设备(如管道、阀门等)达到设计规范和质量要求;在项目开工前对操作人员进行岗位培训;建立分级责任管理、巡检制度;在公司最高管理者和当地的政府机构(包括环保局和消防部门)的监督下,建立和运行健康/安全/环境管理系统;制定完整可靠的检修方案,定期对废气和废水管道及设备进行检查和维护,防止有毒有害物质泄漏;将化学品的有关安全卫生资料向职工公开,教育职工识别安全标签,了解安全技术说明书,掌握必要的应急处理方法和自救措施,定期或不定期对职工进行工作场所危险化学品使用安全培训。

(6)环境敏感受体的特殊风险防范措施

如厂区处于水源保护区或者周围有其他环境敏感点,厂区地面冲洗水集中收集经处理后排入市政管网,禁止随地漫流或进入雨水管道;对雨水管网安装截止阀, 当火灾发生时,将立即关闭雨水口截止阀,堵住雨水口,将消防废水用潜污泵从雨水排口蓄水池打入废水缓冲槽,经处理后排入市政管网;集水池、一般工业废物堆放点和危险废物堆放点均应按照相关标准要求进行防渗处理。

2.2半导体企业环境风险事故应急预案

半导体企业应在鉴别环境风险源的基础上应制订相应的应急计划,使各部门在事故发生后能有步骤、 有秩序地采取各项应急救援措施。根据不同的事故风险,制定不同类型的事故应预案。一旦异常情况发生,应根据具体情况采取应急措施,切断泄漏源、火源,控制事故扩大,同时通知中控室、健康中心等,根据事故分级启动相应的应急预案并根据法规,立即上报相关主管部门或客户,就近调拨到专业救援队伍协助处理;事故发生后应立即通知当地环境保护局、自来水公司等市政部门,协同事故救援与监控。

发生泄漏事故时,应采取以下应急措施:(1) 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。(2) 切断火源或者按下紧急停止按钮停止供应源。(3) 紧急应变成员穿戴个人防护用具。(4) 用应急救援泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废水处理系统或者废弃物处理厂商处处理。(5) 对皮肤接触人员应脱去被污染的衣着,用六氟灵、敌腐灵、肥皂水或者清水彻底冲洗皮肤;眼睛接触人员应提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗,就医;吸入人员迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。

2.3半导体企业环境风险事故区域应急联动

半导体企业多处于工业区,一旦发生事故,若超出本单位处理能力,应及时和当地有关事故应急救援部门及时联系,请求当地社会(地区应急联动中心和工业区应急联动中心)救援中心或人防办组织救援。企业在编制的环境风险应急预案中应确定通知外部单位救援的节点及联络电话,企业的应急预案应该和园区或工业区的应急预案相衔接;同时,在平时应急演练时,也可邀请相关如环保、管委会、安监、消防莅临指导,或者能和消防队等展开消企联合演练,则更能从根本上提高企业与区域的联合应急能力,尽可能善用园区/工业区的各项应急资源。

由此可知,半导体企业的风险主要存在于种类繁多的危险化学品以及火灾隐患,对危险化学品的运输、储存、操作环节加以工程控制,并按照国际认证标准做好防火管控,并且制定火灾、化学品或者气体应急预案,并且定期对人员进行培训及演练,同时与区域应急联动中心或工业区应急联动中心密切配合,才能将环境风险降到最低,促进半导体企业良性有序发展。

参考文献:

【1】 林玉锁.对我国开展环境风险评价的一些看法[J】.环境导报,1993(1):14・15

【2】 李冰.区域环境风险评价与应急预案编制方法探讨【J】.江苏环境科技,2006(S1):37_4l

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(1)注意施工环境。

天气晴朗,空气干燥,相对湿度不超过70%,温度10—30℃。施工场地清洁,无扬尘、纸屑等,必要时搭施工挡风棚。严禁在雨中、大雾中施工,否则会有杂质和水分侵入。

(2)注意附件的保质期。

中间接头附件保质期国产型一般为1年,进口型一般为2年。选购的关键是选择经长期实践检验的优质产品,而不是追求“低价中标”,也不要大量购进附件存放于仓库,导致过期或因保存不当引起质量下降。另外,要保证附件弹性良好不松弛,要注意电缆类型和截面积,选择合适型号的附件。

(3)注意剥切深度。

剥切电缆半导体屏蔽层时,不能在主绝缘层表面有任何划痕。如果不小心造成轻微细痕,要用专用细砂纸轴向打磨,不能来回打磨,且应均匀涂少量硅脂,以免积存空气影响电场均匀分布。

(4)注意制作时间限制。

尽量缩短各绝缘层暴露在空气中的时间,施工过程不间断,减少水分、灰尘等侵入,否则会影响接头质量。施工人员应当提前熟悉制作步骤,准备好工具材料,制作时间一般控制在1h内。制作完成后需静置30min才能移动电缆,使冷缩附件结合紧密。

(5)注意保持清洁。

电缆半导体屏蔽层剥切后,应用专用清洗剂沿轴向轻擦主绝缘层残留物。清洗纸不能重复使用,且不能碰到半导体屏蔽层,否则主绝缘层粘附杂质会引起闪络放电。

(6)重视电缆芯连接管连接工艺。

导体表面和连接管内表面应涂有导电膏。用钢丝刷去除金属表面氧化膜以减少接触电阻。压接时用压钳压接3次,3道压痕错位30°。连接管如有变形、棱角、毛刺,应用锉刀、砂纸打磨光滑,否则会造成局部电场集中、电场畸变,产生尖端波形放电。注意不能让金属粉屑落在主绝缘层上,连接管要单独清洁。还要保证连接管上的半导体屏蔽层连通,保证半导体内屏蔽的连续性,使连接管处的电场均匀分布。压接后的接头电阻值应小于同截面积导体的1.2倍。铜导体接头抗拉强度应大于60N/mm2。

(7)防止接头进水受潮。

应力冷缩管安装偏离中心线、套管端口两端没有涂硅脂、两端没有用正确方法包绕防水带等,都是导致接头受潮的重要原因。预防措施:①应力冷缩管的中间标线应与压接管的中线严格重合,以均匀分散电场应力。②半导体屏蔽层和主绝缘断口搭接处的间隙、半导体屏蔽层和主绝缘表面应均匀涂抹硅脂,且要防止局部硅脂干化后产生间隙,导致冷缩管与主绝缘表面有间隙,引起局部电场不均发热。如果故障时发现有电树枝爬电痕迹,就是上述原因。③包绕专用防水带。一是在收缩后的各相绝缘套管的两端口处包绕半导体专用防水带,要不小于接头体端部直径,起到轴向防潮目的。二是以1/2重叠的方法,以适当拉力,从接头一侧缠绕到另一侧与半导体屏蔽层搭接,接着反方向再重复一次,每次都要用清洁剂清洁后的手掌进行一遍紧握,使其充分粘合。

(8)严格控制半导体屏蔽层剥离长度。

如果不按毫米级标准长短剥离且断口不整齐,没有进行倒角(不能是铅笔头型,严格45°角)平滑过渡处理的话,电场畸变强度比正常情况下要大数倍,时间一长,加上线路接地过电压、短路大电流的冲击,很容易发生绝缘局部放电击穿现象。

(9)注意接头的密封和机械防护。

不能直接地埋,要防止接头内渗水或进潮气,应有接头保护槽或装设水泥保护盒。有电缆沟的也要采取保护措施,尤其要有杜绝积水浸泡或电缆沟坍塌砸压的保护措施。

210kV电缆冷缩中间接头施工管理建议

(1)电缆冷缩中间接头制作必须有质量控制措施和责任人质量跟踪考核措施

也可以采用施工全程录像的方式备案备查。

(2)电缆接头施工,应有相对固定的班组和专职人员

施工人员要经过相应的培训和跟班学习。尤其是施工班组刚组建时,要经过电缆接头附件厂家实地培训和在上级公司电缆班跟班学习1年以上。

(3)对于运行的冷缩电缆中间接头

特别是运行2年以上的,要开展电缆振荡波局部放电测试,及时发现和消除隐患。一般来说经过两个四季更替,有制作隐患的,显露出来的概率较大。

(4)对已经出现的电缆冷缩中间接头故障

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关键词:放电;屏蔽层;半导体层;主绝缘

引言

塔河油田内美式箱变具有占地面积小、便于安放、降低线路损耗、缩短低压电缆长度,降低供电配套的造价等优点,所以普遍用于计转站和联合站内。本文对塔河油田内近期发现的美式箱变箱体内“放电”现象的原因进行分析,并提出相应的对策。

1 故障简介

巡视人员在对9-2计转站、1#注水站内美式箱变进行巡视时发现,用10KV验电器触碰美式箱变内的电缆终端部分,验电器报警;巡视人员用验电器触碰肘型插头避雷器接地线,验电器报警。针对上述报警现象,巡视人员对塔河油田内所有美式箱变内的绝缘情况进行了全面检查,发现现运行37台箱式变压器,其中25台箱式变压器存在电缆终端部分和肘型插头避雷器接地线有“放电”现象。

由于电缆长期运行于“放电”环境,降低了电缆终端部分的绝缘性能,严重威胁倒闸巡视人员的人身安全;当发生单相接地或过电压时,将会使此绝缘薄弱部位被击穿,最终导致两相接地短路的事故,影响设备的安全稳定运行;

2 故障分析

2.1原因

导致电缆终端和肘型插头避雷器“放电”现象发生的原因有以下几个方面:

1)美式箱变接地体腐蚀断开或高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接不良,产生悬浮电压。

2)避雷器质量问题,避雷器内氧化锌基片的性能变坏,影响避雷器的工作特性。

3)电缆终端制作工艺缺陷如:半导体层未清理干净、剥半导体层时划伤主绝缘、应力管与铜屏蔽层和半导体层接触不紧密等;这些都是造成电缆终端电场集中导致电场分布不均匀产生感应电压的因素。

2.2验证

1)测试9-2计转站、1#注水站的美式箱变的接地电阻均小于4Ω,检查所有高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接良好,故接地电阻不符合规范导致“放电”现象的原因可以排除。

2)对肘型插头避雷器进行绝缘试验、测量直流1mA(U1mA)下参考电压及0.75U1mA下的泄漏电流试验均合格。故避雷器质量问题,影响避雷器的工作特性,导致避雷器底部与大地连接处“放电”现象的原因可以排除。

3)在验证可能是电缆终端电场集中使电场分布不均匀产生感应电压的理论前我们先认识一下电缆铜屏蔽层和半导体层的作用。我们知道在电缆结构上有铜屏蔽层和半导体层,所谓“屏蔽”,实质上是一种改善电场分布的措施。电缆芯是由多根导线绞合而成,它与主绝缘层之间不可避免的形成气隙,这会造成电场集中使电场分布不均匀。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的导体等电位并与主绝缘层良好接触,从而避免在导体与绝缘层之间因为电场分布不均匀而发生局部放电,这一层屏蔽为内屏蔽层;同样在主绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙,也是引起局部放电的因素,故在主绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的主绝缘层有良好接触,与金属护套等电位,从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电,这一层屏蔽为半导体层;所以在正常情况下电缆的电场只有从铜导线沿半径向铜屏蔽层的电力线,没有芯线轴向的电场(电力线),电场分布是均匀的。如果电缆中这层半导体层和铜屏蔽层不存在三芯电缆中芯与芯之间的电场分布将极不均匀,发生放电或绝缘击穿的可能性非常大。如图一所示。

图一 电场分布图

引起电缆终端放电有以下因素:

首先在做电缆头时,剥去了铜屏蔽层和半导体层,改变了电缆原有的电场分布,将产生对电缆绝缘极为不利的切向电场,即沿导线轴向的电力线。在剥去屏蔽层后芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易引起局部放电的,对于电缆终端而言,电场畸变最为严重,影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽层切断处。见图二和图三所示。

图二 剥去屏蔽层后电场线分布图

图三 未剥去屏蔽层电场线分布图

其次我们在电缆终端主绝缘表面发现有明显的划痕和毛刺,这种现象的存在将电力线汇集于绝缘薄弱的划痕处,导致此处电场强度相对集中,“放电”现象明显。

3 解决措施

为了改善运行电缆中的电场强度分布,结合对9-2计转站、1#注水站的试验结果,总结以下几种整改方法:

方法一、放弃现有的箱式变内电缆头的热缩的制作方法,重新制作冷缩电缆头。在制作过程中严格按照箱式变压器冷缩电缆头的制作工艺,铜屏蔽层和半导体层应从三叉手套处保留至肘型护套内;主绝缘上严禁有半导体层残留物,严禁有划痕和毛刺,并用砂纸打磨光滑,保证运行电缆中电场强度分布均匀。我们采用这种方法对9-2计转站的电缆头进行重新制作,箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。

方法二、以10KV验电器为工具,确认各相电缆的“放电”部位。因为铜屏蔽能改善电场分布,使电缆中的电场强度分布均匀,我们在“放电”的热缩部分沿一个方向缠绕铜屏蔽层,同时焊接一根接地良好的铜线在铜屏蔽层内,然后用高压绝缘胶带对铜屏蔽层进行固定。整改完后,用10KV验电器再次触及“放电”部位,箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。见图四所示

整改前 整改后

方法三、以10KV验电器为工具,确认各相电缆的“放电”部位,然后用电缆终端制作中使用的半导体胶带对“放电”部位进行来回缠绕,箱体内的“放电”现象仍未消失。

4 经济效益评估和质量评价

综上所述,我们认为方法二适合塔河油田内箱式变压器“放电”现象整改。

5结束语

为了消除箱式变压器箱体内“放电”现象,我们应加强对技术人员专业知识培训,提高制作和安装电缆头的技术水平,把好入口关;同时加大对新投运电缆的试验力度,使设备处于可控状态,延长设备的安全稳定运行时间。

参考文献

[1]恒 淡克雄.电绝缘诊断技术[M] 北京:水利水电出版社

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所谓微电子学,指的是一个广泛的技术领域,它包括用超小型电子线路构成的电子仪器、电子系统及其应用技术。大规模集成电路技术是支撑这个领域硬件的主要支柱。

运用集成电路技术制造的计算机芯片和存储器使计算机的发展突飞猛进。不仅如此,集成电路(integratedcircuit)还广泛的应用于通信、家用电器、仪器仪表、医疗、金融、工业自动化、公安等几乎涵盖人类生产、生活的各个方面。随着我国科学技术的迅猛发展,对IC产品的需求量越来越大。从不久前召开的第十三届中关村电脑节主题报告会上获悉我国集成电路(IC)产品需求巨大。2010年需求量将占到世界总产量的1/8,市场总额将达到2000亿元人民币。科技部高科技发展及产业化司司长冯记春说,去年我国IC的需求金额已近1000亿元人民币,今年仍将有很大增加。但目前我国微电子产业无论在规模、产值、产量和技术水平等方面都不能适应经济发展的要求。中国IC消费“大国”和生产“弱国”的矛盾非常突出。要实现信息产业的可持续发展就必须大力发展微电子技术和产业。

1、微电子产业发展的外部环境

微电子产业作为尖端技术及高附加价值产业对其他产业的影响极大,是在整个国民经济中具有巨大战略意义的关键性技术产业,因此世界各国政府都将其视为国家的骨干产业。无论是美国、欧洲还是日本、韩国,没有一个国家的政府对微电子技术产业的发展采取放任政策,而是通过一系列政策手段进行扶植。

中国的微电子技术市场需求强劲,市场规模的增速远高于全球平均水平。基于市场需求和产能转移,我们判断微电子技术行业在国内有很大的增长潜力,未来5年的年均复合增长率保持在20%以上,2009年的市场规模接近10000亿元。原因有三个:

一是国家政策支持。中国半导体产业的发展离不开国家政策的支持。2000年6月,为鼓励我国发展软件及半导体产业,国家出台了18号文件,该文件的全称为《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,这项政策曾经使得数家软件及半导体企业获益。2005年4月23日实施的、由财政部、信息产业部和国家发展改革委制定的《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》表明国家设立了集成电路产业研究与开发专项资金,用来扶持产业发展。

就北京而言,为加快微电子产业建设,北京市政府在国家出台鼓励软件和集成电路发展政策基础上制定了北京市鼓励微电子产业发展实施细则,在土地税收、政府跟进投资、贷款贴息等方面给予投资者优惠政策。

在众多政策鼓励下北京市迎来了微电子产业快速发展的黄金时期,北京有色金属研究总院半导体材料股份有限公司与北京林河工业开发区投资20亿人民币建设国内最大的半导体材料基地,据介绍,该基地一期计划投资2亿元人民币,已经建设年产25吨6英寸区熔硅单晶和年产400吨重掺砷硅单晶两条生产线,项目投产后年销售收入2亿元人民币,税后利润6000万元人民币。北京中芯国际位于亦庄经济开发区,它是世界领先的集成电路芯片代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业,每年都在招收就有专业知识的技术工人。北京市集成电路生产规模最大、技术最先进的生产基地首钢与日本NEC公司合作建成的首钢日电公司2000年就生产集成电路4974万块,在全国排名第10,该公司兴建北京华夏半导体制造有限公司,2010年已建成6-8条8英寸和2英寸芯片生产线,总投资达100亿美元,年销售可达50亿元人民币,北方微电子产业基地规划已经实施,该基地以集成电路设计为先导,形成设计、生产、封装、测试和研发互动协调发展的产业格局。北京中芯国际、华润上华都已经是国内的龙头企业。

二是市场需求巨大。计算机、通讯、消费类电子产品的需求带动对半导体的需求。例如全球手机的出货量预计将从2004年的6.7亿台增加到2008年的11亿台,增长超过64%。未来增长较快的领域将来自于数字电视、3G、以及高端消费类电子产品。

三是我国微电子技术产业快速发展,产业链逐步完善。我国半导体产业经过长期发展,已经建立起基本的产业架构,近几年的加速发展缩短了与国外先进技术的差距,有了一定的产业规模,但仍相对弱小。技术是半导体行业的立足之本。这个行业内的技术更新速度迅速,比如芯片制造的硅片尺寸已经达到12英寸,工艺达到90nm。芯片制造对资金和技术的要求较高,这个环节也集中了大多数的外来投资。自首钢NEC于1999年建成大陆第一条8英寸芯片生产线以来,2000年至2004年间,北京的芯片制造厂就建成了另外8条8英寸线和1条12英寸线,目前大约有10条在建8英寸线和2条12英寸线。8英寸线的工艺分布在0.35um-0.13um,12英寸线的工艺为90nm。一条采用新设备的8英寸线需要10-15亿美元的投资,而一条采用新设备的12英寸线需要25亿美元左右的投资。

目前我国发展微电子技术产业最缺乏的就是人才,既包括技术人员,也包括半导体企业有经验的中高级主管。决不可忽视对技术人才的培养,为基层作业员、技工、工程师提供较好的专业素质培训,这对一个以生产为导向的微电子技术企业来说也是至关重要的。

2、北京地区职业院校开设微电子技术专业必要性

微电子技术产业在今后十年会有巨大的发展,对不同层次的人才需求量也会增加。那么,职业院校的微电子技术专业在微电子产业的作用如何?我们做如下分析:

首先,我们,来看一下职业院校培养人才的目标

职业院校培养的人才应具有基本的文化素养;掌握本专业的基本理论知识和实践技能;具有综合职业能力,成为本专业的操作人员和技术人员。

其次,从集成电路产品主要的生产流程(图1),看看集成电路生产过程对人才的需求。

IC设计:从中国华大集成电路设计中心了解到,集成电路设计科技含量非常高,它需要工作人员有扎实的文化理论基础;雄厚专业知识和熟练的计算机操作能力以及编程能力。作为职业院校的毕业生在这一领域发展显然能力不足。

半导体材料的生产:半导体材料生产工艺主要包括拉单晶、切片、磨片、抛光等。对有研硅股走访了解到,其现有一线具有一定专业知识和技能的操作人员100人,在林河投资的两条生产线的操作人员在300以上。随着产量的增加,操作人员的数量也需增加。在讨论操作人员应具备什么样的知识条件与技能时,技术人员说:操作人员应具有半导体物理、半导体材料工艺的专业知识,同时生产设备都是进口的,自动化程很高。因此要求操作人员有一定的计算机操作能力和一定的英语基础。这些要求与中等职业学校学生的培养目标相符的。

IC生产:在首钢日电公司的调查中,我们了解了该公司的用人情况。该公司有员工900人,其中技术人员200人,500人为一线生产的操作人员。这些一线生产的操作人员从事着集成电路生产、封装、测试等工作。技术人员在对高中生与职业院校毕业生在生产中的表现进行比较中发现,职业院校毕业除具有一定的文化基础知识以外,还具有专业知识和技能,因此在工作中表现得更自觉、更主动、更灵活。在新投资的生产线上,该公司人事部门更希望招聘微电子技术专业毕业生从事一线的生产操作。

IC封装:IC封装更多的涉及到有机化工材料,微电子技术专业不做讨论。

IC测试:由于职业院校微电子技术专业的毕业生初步掌握集成电路的生产过程、结构以及性能参数,所以在测试的过程中更有责任感,并能及时发现产品的问题。因此职业院校微电子技术专业的毕业生能胜任这一工作。

IC销售:集成电路产品日新月异,性能不断更新,应用范围不断扩大。如何使更多的生产厂了解集成电路产品广阔的功能,这就需要懂得专业知识的推销员。如果职业院校微电子技术专业的学生在学习集成电路知识的基础上,同时学习市场营销的基础知识就能够满足销售集成电路的需要。

3、结论

微电子产业是科技密集型产业,对从业人员的要求较高,而微电子技术专业职业院校毕业生的文化水平和实际操作水平能够满足微电子产业操作人员的需要。从以上分析可知,只要职业院校微电子技术专业学生培养目标符合微电子产业这个大市场的需要,课程设置合理,就能为微电子产业做出较大的贡献。

参考文献

[1]《科学技术部高技术发展及产业化司冯记春司长致辞》科技时代2008年5月

[2]杨树人王宗昌王兢《半导体材料》出版社:科学出版社2009年5月第一版

[3]孟祥忠《微电子技术概论》出版社:机械工业出版社2009年09月第一版

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关键词 助航灯光电缆;冷缩电缆接头;故障分析

中图分类号 TM246.9 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2013)012-0096-02

助航灯光是民用机场重要的飞行目视助航引导设施之一,而助航灯光电缆则是保障助航灯光安全可靠供电的专用设备。为了保持助航灯光在光强、颜色、构型和有效范围方面的一致性,助航灯光回路通常采用串联方式,使用隔离变压器向助航灯具供电。为了施工和检修方便,助航灯光电缆通常采用室内电缆沟、室外土质区直接埋地铺设的方式。上述两个重要的特点使助航灯光电缆有别于通常的电力电缆,在绝缘屏蔽、防水防潮、施工工艺等方面有特殊的要求。为此,民航局颁布了行业标准《MH/T 6049-2008 机场助航灯光回路用埋地电缆》用以规范助航灯光电缆的制造、验收和交付。

有资料显示,助航灯光电缆绝缘电阻值下降是导致助航灯光供电故障的主要原因。通过对国内某大型机场多年的运行维护记录统计发现,电缆接头故障占助航灯光电缆故障的80%。因此,加强对电缆接头的预防性维护管理,对提高助航灯光供电可靠性有十分重要的意义。

1 助航灯光电缆接头发展概况

“电缆接头”是“电缆附件”的俗称。随着电力电缆制造技术的不断发展,电缆附件经历了浇注、绕包、热缩、预制、冷缩等几个阶段,目前使用最广泛的是热缩电缆附件、预制电缆附件和冷缩电缆附件。助航灯光电缆形成专业门类的时间较晚,技术发展略滞后于普通电力电缆。上世纪90年代以前,助航灯光电缆大都采用油浸纸介质电缆、充油电缆等,电缆接头普遍采用浇注、绕包形式,由于绝缘性能差、防水防潮能力低,逐渐被铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯或聚氯乙烯护套电缆取代,即我们通常简称的DYJY或DYJV助航灯光电缆,电缆接头方式也基本采用热缩技术。

上世纪70年代,美国3M公司发明了冷收缩技术,并将其运用到不能动用明火场合的交联电缆附件上。2000年前后,普通电力电缆冷缩电缆附件在我国开始大规模使用,并迅速在10—35kV交联电缆领域形成主导地位。助航灯光电缆采用冷缩接头技术较晚,国内机场大规模采用冷缩电缆接头大致在2005年以后。目前,国内已有多家电缆生产企业生产符合行业标准的助航灯光电缆冷缩接头,并申请专利。冷缩电缆接头已在北京首都国际机场扩建工程项目、成都双流国际机场东跑道建设项目、昆明新机场建设项目等大中型机场助航灯光新建、改扩建工程中大量使用。

2 助航灯光电缆冷缩接头的优势和劣势

热缩电缆接头采用热缩材料,利用结晶或半结晶的线性高分子材料经高能射线或化学交联后成为三维网状结构而具有形状“记忆效应”。交联高分子材料在高弹态间具有弹性,施加外力拉伸或扩张后,骤冷使其维持形状,当温度升高到软化点以上,形变马上消失,在“记忆效应”作用下恢复到原来的形状,从而紧密包裹在电缆接头部位,满足绝缘、防水等功能。热缩温度在120—140℃之间,需要使用酒精喷灯、液化气等明火设备,助航灯光电缆大多铺设在土质地区,周围存在杂草、输油管线等易燃环境,热缩作业存在较大安全隐患。最重要的是,热缩接头采用的聚烯烃材料在80℃以下的环境中的膨胀系数与电缆材料的热膨胀系数不同,而助航灯光回路由于运行方式经常发生负载变化,电缆热胀冷缩产生“呼吸效应”,极易在电缆绝缘材料与接头材料之间产生空隙,使埋地环境中的水和潮气进入绝缘层,导致电缆绝缘电阻下降,甚至发生击穿事故。

冷缩电缆接头材料采用高抗撕、高弹性的硅橡胶材料。由于橡胶具有“弹性记忆”,即其具有弹性回缩力的特性。冷缩技术就是利用该特性,把成型的橡胶部件在弹性范围内扩张成型,内部用管状塑料支撑材料固定形状。安装就位后,抽去支撑件,橡胶件由于“弹性记忆”作用,在常温下迅速收缩在被包覆的电缆上,形成一个整体。由于硅橡胶分子链主要结构为Si-O键,分子能高达444kJ/mol,而热缩材料采用的聚烯烃分子链主要结构为C-C键,分子能达到340kJ/mol,从分子结构来说,硅橡胶更稳定,因此冷缩电缆接头比热缩电缆接头性能更好,运行更可靠。

从安装的简便性来说,热缩电缆接头现场安装时必须动用明火达到软化温度(120-140℃)才能使其收缩。在加温过程中要求对火焰温度、加温时间和工艺严格控制。同时,在飞行区动火作业需要办理动火证,做好现场防火保障工作,给安装操作带来一定难度。冷缩电缆接头在工厂制造过程中经预扩张后用支撑件固定,现场安装时只需要抽掉支撑件,利用硅橡胶优异的弹性自动收缩,紧密包裹电缆本体,不需动火作业,安装简单,大大减少工作人员的工作强度和由于操作不当造成的质量事故。冷缩电缆接头应力控制部分与主绝缘复合为一体,有效地解决了电缆半导体层屏蔽断面处的电应力集中问题。长时间运行后,冷缩电缆接头与电缆可融为一体,确保密闭防水,保障运行安全。

与热缩电缆接头相比,冷缩电缆接头存在以下劣势:冷缩材料价格较高,约为热缩电缆接头价格的4—10倍。冷缩电缆接头有存储周期限制,一般必须在6—9个月之内使用。也有厂家技术资料显示,冷缩电缆接头存储期限可长达3年。冷缩电缆接头稍有破损将比热缩电缆接头更容易导致绝缘电阻下降,影响电缆运行安全。

3 助航灯光电缆冷缩接头常见故障及对策

3.1 产品质量方面

由于冷缩电缆接头对存储周期有限制,使用超过保质期的产品时,由于硅橡胶已产生弹性疲劳,安装时回缩不到位,导致无法保证良好的密闭性能和绝缘性能。由于硅橡胶材料价格较高,不良厂家采用低劣材质,同样影响冷缩电缆接头的使用性能和寿命。

3.2 运行维护方面

由于助航灯光电缆采用土质区直接埋地方式,如果不注意保护,飞行区施工、割草等作业极易造成助航灯光电缆损伤。冷缩电缆接头表层一旦受损,极易造成电缆绝缘电阻急剧下降,影响助航灯光安全运行。

3.3 施工安装质量方面

由于助航灯光串联回路接头众多,电缆接头的施工安装质量好坏直接关系到电缆运行安全。由于冷缩电缆接头剥切长度较短,对施工环境和操作工艺要求更高、更严格。助航灯光电缆室外施工过程中环境湿度大、电缆接头密封不良、接头工艺质量不佳等是导致冷缩电缆接头故障的原因[4],具体分析如下:

1)现场制作电缆接头时间过长,电缆剥切后长时间暴露在空气中,空气中的水分、灰尘等侵入电缆绝缘层,导致制作质量下降,影响使用寿命。

2)剥切电缆半导体屏蔽层时,刀具易损伤主绝缘层,使接头内产生气隙,导致电缆运行过程中电缆接头绝缘层发生电击穿。

3)剥切电缆半导体屏蔽层时,半导体层清理不干净,或使用酒精等擦拭主绝缘层时未遵守工艺要求,有半导体绝缘层残留在主绝缘层上,导致电缆运行过程中产生闪络放电。

4)压接电缆线芯时,连接部分形成棱角、尖端,造成局部电场畸变,产生尖端放电。

5)绝缘套管收缩后,两端口未作密封处理,导致埋地后潮气侵入,绝缘性能逐渐下降,最终导致电缆接头击穿事故。

6)包绕自粘带时产生褶皱,造成包绕不紧密,导致接头进水受潮,容易形成水树枝放电,引起电缆接头绝缘性能下降。

3.4 冷缩电缆接头制作施工要点

针对上述故障原因,在选用、制作、维护助航灯光电缆和冷缩电缆接头过程中应注意一下几点:

1)选用保质期内的冷缩电缆接头。新建、改扩建工程一般都能够保证冷缩电缆接头的保质期要求,但是作为备件存储的冷缩电缆接头很难保证在存储周期内及时使用。相对来说,热缩电缆接头更适合作为维修备件使用。

2)助航灯光运行管理人员必须清楚助航灯光电缆埋地部分的走向和位置,可以在对应的地面设置标记或警示信息。飞行区内动土施工要加强电缆保护,严格执行排障程序,避免施工过程损伤电缆。

3)提高电缆施工作业人员的技术水平。应加强从业人员的技术培训,尽量缩短接头制作时间,保证制作过程的连续性,防止制作过程中水汽、灰尘侵入电缆接头。冷缩电缆接头制作过程中要注意剥切电缆绝缘层后应将主绝缘层表面打磨平滑,保持绝缘层的清洁。线芯压接后,应仔细打磨棱角、尖端。绝缘套管收缩后,应分别在套管两端口包绕半导体自粘带,既能使硅橡胶套管外半导体层与XLPE电缆外半导体屏蔽层良好接触,又能起到轴向防水防潮作用。包绕自粘带时,要以半重叠法往复包绕两层,每包绕一层后要用双手依次握紧,保证粘合紧密无隙。

4 结束语

冷缩电缆接头在助航灯光电缆施工安装中的应用时间不长,但是因其制作安装简便快速、绝缘性能优异,逐渐有取代热缩电缆接头的趋势。但是,目前由于价格昂贵、存储周期短,还不太适合作为助航灯光电缆维护备件使用,而且助航灯光电缆作为10kV以下等级的中低压电缆,冷缩电缆接头相对热缩电缆接头的优势还不能得到充分体现。作为一项新技术,冷缩电缆接头必将在各机场建设工程中大量应用,从选型、设计、安装和运行管理着手,做好预防性维护工作,才能从根本上降低助航灯光电缆故障率,保障助航灯光安全运行。

参考文献

[1]王春江,等.电线电缆手册[M].第1册.北京:机械工业出版社.2002:228-420.

[2]王立波.供用电工人技能培训教材[M].北京:中国电力出版社.2005:68-72.

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作者:李俊杰 单位:贵州大学科技学院电子信息科学与技术

第一电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。今天,面对电子科学与技术的迅猛发展,世界上许多发达国家,像美国、德国、日本、英国、法国等,都竞相将微电子技术和光电子技术引入国家发展计划。我国对微电子技术和光电子技术的研究给予了高度重视,在多项国家级战略性科技计划中,如“863计划”、“973计划”、国家攻关计划中微电子技术(集成电路技术)和光电子技术(激光技术)都有立项;1995年,原电子工业部提出了“九五”集成电路发展战略,并实施了“909工程”;国家自然科学基金委员会在1996年底立项开展“光子学与光子技术发展战略”研究;在“九五”和“十五”期间,国家自然科学基金委员会在重大、重点和杰出青年基金中对电子科学与技术方面的立项给予了足够的重视和支持。在全国电子科学与技术的科研、教学、生产和使用单位的共同努力下,我国已经形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的微电子和光电子技术的科学研究领域,并在产业化方面形成了一定规模,取得了可喜的进步,为我国的科学技术、国民经济和国防建设做出了积极贡献,在国际上了也争得了一席之地。但是我们应该清醒地看到,在电子科学与技术领域,我国与世界上发达国家的先进水平仍有不小的差距,特别在微电子技术方面的差距更大。这既有历史、体制、技术、工艺和资金方面的原因,也有各个层次所需专业人才短缺的原因。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域中高新技术的制高点,就必须统筹教育、科研、开发、人才、资金和市场等各种资源和要素,其中人才培养是极其重要的一个环节。在新的历史条件下,开展电子科学与技术专业发展战略研究是非常必要的,这对于建立学科专业规范,培养出具有知识、能力、素质协调发展的,适合我国电子科学与技术领域不同层次发展要求的有用人才具有重要指导意义和战略意义。二、电子科学与技术专业发展简史电子科学与技术专业中微电子技术和光电子技术的前身是半导体专业和激光专业。

1947年美国贝尔实验室发明了晶体管,开创了固体电子技术时代。根据国外发展电子器件的进程,我国在1956年提出了“向科学进军”,将半导体技术列为重点发展的领域之一。同年,中科院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班,请回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。由北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学五所大学联合开办了半导体物理专业;在工科院校,清华大学率先开办了半导体专业。1957年,中国科学院在长春建立了第一个光学精密仪器机械研究所。

1964年,中国科学院在上海建立了当时世界上第一所激光技术专业研究所──上海光学精密机械研究所。电子工业部成立了从事激光与红外研究的11所等。这些国家研究所是早期培养光电子技术高层次研究型人才的摇篮。到了1970年前后,随着对半导体器件需求量的增加,尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动,促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求,全国很多高校都先后增加了半导体物理与器件专业。进入20世纪80年代,由于国内半导体器件和集成电路生产还缺乏竞争力,受到进口元器件的冲击,很多半导体器件厂下马或转产,市场不景气导致了很多高校的半导体专业被迫取消,专业萎缩。进入20世纪90年代,由于微型计算机、通信、家电等信息产业的发展和普及,对集成电路芯片的需求量越来越大,此外几场局部战争让全世界接受了电子战、信息战的高科技战争的理念。微电子技术得到了前所未有的重视,半导体技术专业由此更名为微电子技术专业。为了在信息时代和高科技领域赶上国际先进水平,国家加大了对微电子技术行业的支持力度,并不断吸引外资,市场对微电子技术专业毕业生的需求不断增加,从而迎来了微电子技术专业发展的新高峰。随着20世纪60年代激光技术的飞速发展,我国在1971年,由清华大学、北京大学、天津大学、中国科技大学、哈尔滨工业大学、西北电讯工程学院、北京工业学院、华中工学院、成都电讯工程学院等院校在科学研究的基础上,成立了激光专业,后来又有多所学校相继成立了激光专业。

1985年,根据原国家教委颁布的专业目录,将激光专业和红外光谱学合并,更名为光电子技术专业。为了拓宽专业口径和与国际接轨,教育部1998年4月颁布了新的本科专业目录和引导性专业目录,将原微电子技术、光电子技术、物理电子技术、电子材料与元器件和电磁场与微波等本科专业整合为一级学科“电子科学与技术”。近年来,许多高校都纷纷建立电子科学与技术专业。各学校的办学特点不尽相同,但主要培养目标均是培养适应社会主义现代化建设需要的、德智体美等全面发展的高层次电子科学与技术人才。目前,设有电子科学与技术专业的院校有111所。21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用。因此,电子科学与专业具有良好的发展空间和态势。

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发展现状及趋势

1.1 产业健康发展,规模持续扩大

在国家和深圳市政府相关产业促进政策的引导下,深圳IC设计产业自2003年以来得到迅猛发展,特别是自深圳IC基地成立以来,产业规模不断扩大,呈现出良好的成长态势,并且在2008年和2009年面对金融危机的情况仍然实现了27%和33%的快速增长,和国内外其他地区受金融危机影响较大形成鲜明对比,表明深圳IC设计产业已经进入非常健康的良性发展期。

1.1.1 销售额继续逆金融危机增长

自2003年以来,深圳集成电路设计产业销售额分别是6亿、10亿、30亿、40亿、48亿元人民币,2008年达61亿元,占全国份额的20%以上。深圳IC基地和深圳市半导体行业协会2010年3月对深圳主要的78家IC设计公司的最新调研数据显示,2009年这些公司已完成境内销售额69.1亿元,境外销售额1.756亿美元,境内外销售合计超过81亿元,同比增长约33%,大大高于全国平均15%的同比增长率,在全国的份额已经上升到接近30%(详见图4-1)。

在国内外同行饱受金融危机影响的同时,深圳IC设计产业能够逆势增长的主要原因有几点。一是深圳良好稳固的电子产业发展环境、地方政府的积极推动加上深圳IC基地的孵化和服务辐射效果显现,使得深圳IC设计产业已经走上了十分良性健康的发展道路,基本上没有泡沫,因此金融危机来临后受外部宏观经济影响较小,深圳的优势进一步显现。二是海思、中兴微电子、比亚迪微电子、朗科、江波龙电子等几家主要深圳IC设计企业成功抵御金融危机和半导体产业衰退的冲击,获得了超过行业平均增长率的速度增长,它们的共同点是纵向整合产业链资源,抗经济危机能力较强,在产业链的某一个环节上有核心竞争优势,IC设计业务也随之获得了快速发展。三是国民技术、国微技术、炬才微电子、明微电子、芯邦科技、安凯微电子、艾科创新微电子、长运通、泉芯、天利半导体等第二梯队企业经过几年的技术积累后,开始迎来高速发展期,而且部分企业善于通过抓住学习电脑、安全支付和LED照明等新兴应用实现迅速增长。四是深圳良好的创业环境,使得不断有潜力企业兴起,一旦市场时机成熟他们就会脱颖而出,如智能电表领域的锐能微科技和高清多媒体处理器领域的华芯飞在2009年快速成长,成为深圳IC设计产业新的亮点。

1.1.2金融危机后IC设计机构数量攀升

2002年以前,深圳市各类IC设计公司和相关机构20余家,专业设计人员不到1,000人,具规模的企业不到10家,随着集成电路产业近几年的迅速发展,深圳新创办IC企业数量不断增加。到2009年企业总数达到122家,从业人员超过10,600人。

从图4-2中可以看出,深圳市IC设计公司和机构的数量在经过前几年的大幅增长后趋于稳定,2007年和2008年因为产业快速发展后的调整和金融危机,则出现了增长放缓甚至数量减少的势头。但在2009年,深圳IC设计机构数量再次大幅增长,还有不少受金融危机影响较大的外地企业也加强了深圳的团队和运营,表明金融危机后深圳的优势和吸引力更加明显,成为国内外IC设计企业创业和发展的首选城市之一。

1.2 产业优势突出,结构趋向合理

1.2.1 产品从通信和消费走向多元化

珠三角系统整机企业云集,深圳IC设计企业所涉及的产品方向贴近市场、应用领域较广。伴随着深圳电子产业的升级换代,深圳IC设计的产品线也从早期通信和消费的两大类向更加多元化发展,包括LED照明和新能源、智能电表和智能电网、物联网、工业医疗、汽车电子等。主要有以下几个方面:

1)通信芯片:由于华为和中兴通讯在全球通信设备产业已经处于全球领先地位,他们的子公司海思和中兴微研发的通信设备(2G/3G基站和路由器等)芯片也处于国际先进水平,并已经被内部大量使用以提升产品的竞争力。由于3G/4G时代,通信设备和终端捆绑被认为是发展趋势,目前华为和中兴通讯在手机和数据卡的出货量也在全球排名前几位,这为海思和中兴微的3G终端芯片提供了巨大的发展机遇。目前海思的WCDMA基带芯片已经用于WCDMA数据卡,而不久中兴微的TD-SCDMA和WCDMA终端基带芯片也将量产出货。另外,广迪克科技的2G手机射频功率放大器(PA)也已经开始出货,而国民技术也在积极研发TD-SCDMA LTE射频芯片。此外,在用于智能手机的应用处理器方面,海思的K3已经出货,并在2009年引起了业界的广泛关注,而安凯在智能手机/低端上网本市场也崭露头角。

2)移动存储和多媒体:珠三角大量的数码存储和消费电子厂商,为深圳的相关上游企业提供了广阔的发展空间。在移动存储和控制芯片领域,深圳已经处于全球领先地位,代表厂商包括朗科、芯邦、江波龙、硅格和芯微等,其中朗科已经率先在创业板上市。而在便携多媒体领域,华芯飞、炬才、安凯、艾科创新、海泰康和芯邦等正在大力赶超国内同行。另外在视频监控领域,海思的351X系列已经在标清市场大量抢占TI等国外厂商的市场,并给TI和NXP等国外厂商带来很大的市场和价格压力。

3)LED照明和节能:随着全球对节能减排和低碳经济关注的进一步提升,LED照明等绿色能源应用成为国内外的产业热点。在LED驱动和电源管理领域,深圳已经有一大批IC设计企业走在国内前列。例如比亚迪微电子、明微、长运通、天微、华润半导体、泉芯、辉芒、联德合、擎茂、方禾集成、博驰信电子等。与各类数字处理器芯片相比,这些芯片的市场通常比较分散,但市场增长非常稳定,而且利润率极高。这类芯片设计和工艺复杂,需要长时间的技术积累,常常代表一个地区IC设计的历史积累,因此需要一段时间才能够成长出大公司。

4)数字电视和平板显示芯片:国内几大电视机和机顶盒厂商,如康佳、创维、TCL、长虹、九洲和同洲等,或是总部在深圳,又或是在深圳设有研发基地,对数字电视芯片的开发和产业化具有很大的带动作用,另外三网融合也有利于中兴通讯和华为等深圳通信设备制造商进入数字电视领域。在数字电视前端网络履行部分,目前已经有深圳阿派斯在研发EOC EPON芯片,在数字电视和机顶盒终端设备方面,深圳已有国微技术、海思、国民技术、中兴微电子、国科电子、力合微电子、致芯、艾科创新、剑拓科技、通高电子等芯片设计企业专注于该领域的研究,涉及CMMB移动电视、ABS-S、CTTB和DVB-C等标准的解调接收芯片和后端解码芯片。和北京、上海一些公司很早就参与相关标准相比,深圳企业的起步稍晚,但仍有借助应用和市场优势后来居上的机会。

而在平板显示驱动和触摸控芯片领域,深圳也有晶门科技、敦泰科技、天利半导体、瀚芯微电子、矽普特、希格玛和芯微电子等一批国内领先的企业。随着珠三角电视机厂商纷纷涉足LCD模组和面板打造垂直一体化的产业体系,例如TCL和深超成立了华星光电,将为这些企业带来巨大的配套发展机会。

5)信息安全和物联网芯片:在安全加密、安全支付、移动支付、RFID和物联网应用方面,深圳近几年发展很快,涌现出了包括远望谷、先施科技、朗科科技、国民技术、江波龙电子、文鼎创、明华澳汉等一批国内领先企业,其中远望谷、朗科和国民技术已经上市,预计先施科技不久也将在创业板IPO。

6)电力、医疗和汽车电子等行业应用:伴随着内需市场成长和深圳下游产业的升级,不少深圳IC设计公司也从消费类应用扩展到更广泛的行业应用领域,并取得了不错的成绩。例如力合微电子的电力线载波通信专用芯片,芯海、锐能微科技和联合德微电子等公司的电能计量芯片,芯海的医疗电子和工业应用解决方案,以及比亚迪微电子面向汽车应用的IGBT和MOSFET。

1.2.2 销售额向领先企业集中

深圳IC设计企业的总体实力呈不断增加的趋势。销售额超过1亿元人民币的IC设计企业2006年为7家,2009年为10家。销售额超过5,000万元人民币的公司数量2006年为14家,2009年20家。表4-1为2009年深圳IC设计企业国内销售额前二十五的排名。

从深圳IC设计产业的销售额分布(详见图4-3)来看,2003年销售额在2,000万以下的企业超过八成,其中有相当部分企业的销售额在100万元以下。2005年,随着海思与中兴微电子分别从华为和中兴通讯独立出来,出现了上亿元的IC设计企业,产业规模进一步扩大。

2006至2009年,步入亿元门槛的IC设计企业进一步增加,销售额提高到5,000万以上的企业数量也逐渐增多。其中,排名前10位的企业境内外销售合计基本上在1亿元以上,前10家企业销售额合计66.5亿元,约占深圳IC设计产业的82%;前25家企业销售额合计76.4亿元,约占深圳IC设计产业94%。这表明经过近几年来的迅速发展,许多成长型企业正逐渐走向成熟,领先深圳IC设计企业开始做大做强。

需要强调的是,排名前两位的海思和中兴微已经占据深圳IC设计产业销售额的半壁江山。目前它们的销售收入主要来自通信设备芯片,随着它们的终端芯片量产,未来可能进入爆发期,率先成为收入达到10亿美元的世界级IC设计公司。

1.2.3 从业人员分布

2009年海思以1,873人居深圳IC设计公司中从业人员排行之首,比亚迪微电子则以1,672人位居第二,中兴微电子1,300人。总体IC设计企业的从业人员规模偏小,100人以下公司仍为主体,约占80%。50人以上的IC公司占总体约50%(详见图4-4)。

1.3 产业环境基本完善

1.3.1 深圳IC基地的孵化和辐射带动作用明显

深圳IC基地是科技部首批批准建设的八个国家集成电路设计产业化基地之一。深圳IC基地已建成较为完善的具有深圳特色的集成电路公共技术平台及相关的服务体系,形成了具有一定规模、适宜集成电路设计企业发展的支撑环境。其中,公共技术平台和服务体系包括有:公共EDA平台、验证测试平台、IP开发和复用服务、MPW投片服务、设计技术咨询、人才培训等。企业通过共享基地公共技术服务平台,每年可节约EDA工具软件投入和产品研发投入超过2亿元。孵化器建设、产业发展支持环境建设得到了加强,现已形成了以基地为核心的物理聚集效应及区域性的产业聚合效应,对华南地区的IC产业的促进和辐射带动作用明显。

目前与基地建立服务协议的企业共138家(包含近10家外地企业),入驻基地核心孵化器的有28家。入孵企业多为海归人员创办或新建企业,现已有7家企业规模扩大要求增加场地面积,6家达到毕业条件。按照销售额超过2,000万元的标准,2009年在孵企业毕业7家。目前还有50多家设计企业等待入驻,充分体现出了深圳IC基地对深圳IC设计企业所发挥的重要服务功能和吸引力。基地平台和服务的开展情况如下:

EDA设计技术平台:目前基地共有10间独立设计室可供设计公司使用,公共EDA设计平台硬件配置包括Sun V880和Dell服务器共2台、Sun Blade2000工作站30台, 30台HP高端工作站;软件工具有Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Magma、华大电子等五家知名EDA厂家的集成电路设计工具。可支持包括数字电路、模拟电路、数模混合电路、FPGA设计等多个设计流程;主流设计工艺是0.065μm-0.6μm;设计规模也是从1万门到7,000万门不等,可为IC设计企业提供全面的服务与技术支持。2009年基地EDA平台共服务IC设计企业18家(次),支持设计项目40个,累计单机使用时间216个月。历年共服务IC设计企业131家(次),支持设计项目370个,累计单机使用时间1,685个月。

IP复用/SoC开发平台:和北京大学深圳研究生院信息工程学院合作,初步建立了基于龙芯、MIPS、和芯微、芯原、智原、芯慧同用等供应商的SoC开发平台。截止2009年底,IP开发支持20项,IP复用服务和补贴54项。

MPW服务平台:2009年,基地对20家企36个MPW项目提供了技术服务和跟踪资金补贴,项目涉及手机多媒体处理器,MCU、 Smart IC卡、ADC、视频处理、RF通讯、LED/LCD显示驱动、消费类电子等。基地历年共对163家企339个MPW项目提供了技术服务,跟踪资金补贴超过300万元。

为支持企业研发和量产,目前与基地建立合作的Foundry厂商有:华润上华(CSMC-HJ)、中芯国际(SMIC)、GLOBALFOUNDRIES、方正微电子(FMIC)、台湾汉磊(Episil)、和舰科技(HJTC)、捷智半导体(Jazz)、台积电(TSMC)等。基地运行六年来,MPW服务平台服务企业74家(次),服务项目146项。补贴企业69家,补贴项目157项。

测试验证平台:主要硬件设施包括:IMS Electra、V50、半自动探针台及各类仪器仪表等。联合Advantest、Credence等著名测试设备商及香港科大和香港科技园建立了测试服务系统。2009年,服务企业23家次,服务项目44个,补贴企业16家,补贴测试项目58个。截止2009年底,共服务企业91家次,服务项目180个,补贴企业68家,补贴测试项目184个,补贴资金超过130万元。

人才培训服务:2009年,共举办EDA工具培训28场,参会1,032人,技术研讨会12场次,参会1,100人。截止2009年底共举办EDA工具培训183场,参会5,574人,技术研讨会96场次,参会9,525人,香港科大硕士班4届,学员99人。深圳大学IC设计工程硕士班3届,学员66人。2009年,培训中心进一步加强了与深圳市本土高校的紧密合作。与深圳大学共同开办“深圳大学集成电路工程在职工程硕士班”的同时,还相互建立了“深圳大学集成电路工程实训基地”和“国家集成电路设计深圳产业化基地深圳大学实验室”,并分别在深圳IC基地和深圳大学正式挂牌。

技术交流和合作服务:建立了30多个国内外合作联盟,连续举办了7届“泛珠三角集成电路业联谊及市场推介会”。通过这些活动,为集成电路产业链中各个环节的企业提供一个直接交流的平台,完善我市集成电路产业与相关产业的合作与交流,协助深圳的IC设计企业将产品全面推向市场,推动深圳市集成电路产业的发展。

1.3.2 集成电路制造和封测配套产业日趋完善

目前深圳市有IC制造企业3家。深爱4英寸、5英寸线已具有相当规模,方正微电子6英寸线已量产,中芯国际的8英寸线正在加紧建设中,预计2011年初能量产。封装测试企业7家,其中赛意法、沛顿科技、中星/菱生主要服务于本系统或海外客户,赛美科、安博、华宇、矽格能对深圳企业提供测试服务和部分软封装服务,基本可满足中低端产品的测试要求,高端产品的测试封装服务有待完善。(详见表4-2)

与深圳相邻的香港科技园拥有非常先进的测试分析设备,可进行高端测试验证和小批量测试。目前深港已建立紧密的合作关系,联合开展测试验证及量产服务。

1.3.3 集成电路产品的销售渠道畅通

自改革开放以来,以赛格电子市场为代表的深圳华强北就主导着集成电路产品的销售渠道,对深圳电子信息产业的发展,产生了巨大推动作用。今天,华强北一带的赛格电子市场等仍然是集成电路产品非常重要的销售渠道,与深圳的系统整机厂商一起,共同吸引全国乃至全球的IC设计企业在深圳设立市场销售和推广、技术支持部门。

除了华强北这样的现货市场外,电子元件、分销商群体也是IC销售非常重要的途径。由于深圳是亚洲主要的集成电路集散地,深圳市的IC分销商体系也建立得非常完善。有统计数据显示,国内的电子元器件分销商中有大约2/3的企业总部在深圳,如果加上总部在香港的分销商,将占全国的3/4。在本地IC的销售中,赛凡、英特翎、骏龙、北高智、众芯、大联大等海内外分销商正扮演越来越重要作用。

1.3.4整机厂商的牵引效应

IC产品的市场就是整机系统厂商,IC产品的需求规格往往需要由整机系统厂商提出,IC产品的成功与否取决于整机的应用量。因此,整机系统厂商对IC设计企业的需求牵引非常重要。与其它地区相比,整机系统厂商云集是深圳发展IC设计产业的最大优势,同时,IC产品又直接影响着整机企业的价值增值,甚至决定着整机企业的生存和发展。

因此,整机系统厂商和IC设计企业具有相互的牵引效应,一方面整机系统厂商对IC设计企业具有需求的牵引效应,另一方面IC设计企业又牵引着整机系统厂商的价值增值、甚至生存发展,因为IC产品能够引起整机产品的变革,是整机产品创新的源头,如数码相机取代胶片相机,智能手机几乎一夜之间消灭了PDA,存储和显示成本降低催生数码相框产品等等。

深圳的整机系统厂商在通信(华为、中兴通讯、UT)、电视和机顶盒(康佳、创维、TCL、同州电子、兆驰股份)、手机(深圳是全球手机之都)、医疗(迈瑞)、PC(长城科技和神舟电脑)、工业控制(研祥)、汽车电子(比亚迪、航盛电子)、移动存储(江波龙)及音响(三诺)等领域处于全国领先位置,甚至在全球也具有影响力,已经对深圳集成电路设计企业的发展产生了巨大的需求牵引力。事实上,深圳IC设计企业的产品方向和应用领域也就是定位于深圳乃至珠江三角洲地区发达的电子信息产业的市场需求。

1.3.5 粤港/深港创新合作助力

粤港合作的框架也已运行了多个年头,取得了良好的效果。在此框架下,深港两地正在致力打造“半小时深港创新圈”, 其中IC方面的合作是科技创新的重要内容。2007首次的深港创新联合资助计划和粤港重点领域招标中,都体现了IC领域的重要性。2007年深港创新圈计划中(深圳市政府资助3,500万元),深港双方资助的项目共4项,其中两项均与集成电路有关(先施的RFID项目和北大深圳研究生院的组合ASIC项目),凸现了集成电路设计领域在粤港/深港创新合作中的突出地位。

深港创新圈的建立,有助于深港双方在IC领域优势互补,这种互补主要体现在:

①窗口作用:集成电路设计是一个在全球舞台上同台竞技的行业,深港创新圈的建立有助于加强深圳的国际认知度,为深圳IC企业更好地走出去提供一个窗口;

②产业互动:深圳及珠三角地区作为全球重要的电子信息产品制造基地,有着IC设计产业发展的市场环境,香港可以依托深圳及珠三角的市场环境来提升和发展自己的集成电路产业;

③人才与技术交流:香港对国际化人才的吸引力度较强,目前香港各高校与科研机构通过高薪及机制吸引了大批国际化优秀专业人才。如香港应用科学研究院IC设计组就有一批从国外回来的资深专家,港深的合作有利于双方开展人才与技术的交流与合作;

④资本运作:香港是著名的金融城市,其资本运作机制以及创业投资基金相对完善,深港创新圈的组建,有利于通过香港引入创投,创业投资基金的活跃对集成电路设计企业的创立及发展都非常重要。

为了推进深港在IC方面的合作,在过去的两年内,深圳IC基地本着优势互补、资源共享、互惠互利的原则,分别与香港科技大学、香港科技园、香港职业训练局等有关部门签署了相关协议,内容涉及:人才培训、职业训练、测试、失效分析、大中华IP交易、MPW、封装、流片、市场、宣传、互设办事处等方面,旨在借助深圳IC设计基地的资源平台,发挥深圳的市场优势,利用香港在集成电路领域的人才和设备的优势,共同推动香港与深圳两地的集成电路产业的发展。香港科技园测试设备先进,技术人员经验丰富,解决了深圳的IC设计公司高端芯片本地测试难、SoC芯片测试程序开发难的两大难题,缩短了企业新产品的开发时间。

1.4 技术水平不断提升

1.4.1 设计能力追赶欧美领先水平

从最小特征线宽分布看,当前深圳市IC设计企业主流产品特征线宽集中在0.35μm和0.13μm之间,超过四分之三的IC设计公司已可使用≤0.18μm的工艺进行设计。从主流产品特征线宽分布看,目前量产的芯片主要采用>0.13μm工艺,使用≤0.13μm工艺的企业占四成,总体的设计能力增强(详见表4-3)。

在数字芯片中,中兴微电子、芯邦科技、华芯飞、力合微电子和安凯的设计能力已经达到90nm和65nm的工艺水平,而海思已经开始40nm甚至更低工艺节点的设计,代表着深圳的高端设计水平。另外,还有一大批企业开始从0.18μm转向0.13μm和0.11μm工艺进行量产。深圳企业使用的最小特征线宽分布图如图4-5所示。

从设计规模看,海思半导体、中兴微电子、比亚迪和国微电子等公司的设计规模都超过了1,000万门,其中居于首位的海思半导体的设计规模已达到9,000万门。大多数企业都具有100万门以上的设计能力,超大规模集成电路设计能力不断增强。

总体上从线宽来看,深圳几家主要IC设计企业的技术水平已经接近国际领先水平,但是在低功耗和低成本等设计优化能力上还存在经验上的不足。另外,随着线宽越来越小,设计和制造成本日益昂贵,深圳IC设计企业对线宽选择更加务实,追求“合适最好”。例如华为海思最新量产的智能手机应用处理器K3虽然采用的是0.13μm工艺,但却实现了成本和功耗的最优化。

另外,设计规模和线宽主要适用于衡量数字芯片的复杂度和难度,大多数模拟和混合信号芯片的集成度并不高,但对设计人员的经验和能力却要求非常高。

1.4.2 科研投入、专利与IP使用状况

深圳IC设计企业普遍比较重视科研投入。2008年深圳IC设计行业总研发投入为9.06亿元,2009年深圳77家IC设计企业已投入研发资金11.1亿元,增长了超过22%,预计2010年他们还将投入14.4亿元用于研发。这为深圳IC设计产业未来的爆发打下了坚实的基础。其中海思半导体以58,755万元居首位,中兴微电子投入13,000万元位列第二,国民技术以6,228万元排名第三。

随着SoC设计技术的发展,深圳IC设计企业越来越多的通过IP复用设计自己的SoC芯片,使产品的规模和设计水平大幅度提升。经调研,深圳市设计企业IP使用与需求情况详见表4-4。企业对IP的需求及运用日益增多,表明深圳IC设计企业的SoC设计已经达到一定的规模,但深圳本地IC设计企业之间的IP复用甚少,需要进一步加强推进IP的联盟、鼓励IP复用。

专利申请普遍受到企业的重视,充分反映出深圳市IC设计企业有了较强的自主创新意识与自主创新能力。截止到2009年底,深圳IC设计企业累计已申请专利1,259件,其中发明专利1,092件,实用新型专利150件。累计已授权专利317件,其中发明专利245件,实用新型专利44件。深圳中兴微电子有限公司、海思半导体、比亚迪分别以576、206、79项专利名列前三甲,基本与企业销售规模排名相符(详见表4-5),充分反映了IC设计行业是一个知识密集、人才密集型的行业,同时,专利数量直接反映了企业的核心竞争力。

1.5 人才问题仍需努力

1.51 从业人才状况

深圳IC设计行业现有从业人员超过10,600人,分布在122余家IC设计企业和相关研究机构中。

深圳是创业热土。近几年创立起来的留学生企业,技术性强、产品档次高、软件及解决方案配套完整,已有了突破性的发展。典型企业如安凯、国微技术、艾科、芯邦、芯微、力合、天利等。集成微、剑拓、天微、芯海、中微等民营设计企业产品定位准确,市场把握性强。原来做销售和IC起家的公司(如长运通、江波龙、日松微等)也纷纷涉足IC设计、研发自有品牌的产品,且市场表现不俗。很多大型整机企业成立的设计部门纷纷独立出来成立标准的设计公司(Fabless),采取国际化的运作方式,产品销售市场化,如海思半导体、中兴微电子、比亚迪微电子、朗科等。意法半导体(ST)、联发科等外资、台资企业产品目标明确,具有较强实力。因此当前活跃在深圳IC设计行业的人才有资深IC设计行业人员、海归创业人员、前整机企业IC设计部门人员、由贸易部门转入IC设计行业的人员、2000年后毕业的微电子专业人才等。

深圳的IC设计研发团队总体规模偏小,100人以下的IC设计公司仍为主体,占80%。50人以上的IC公司占总体的50%,高于全国32.5%的水平。目前规模最大的团队是海思半导体,共1,873人。

1.5.2 人才培养状况

深圳缺少大学和科研机构,人才培养一直是深圳的软肋,但是由于深圳特区的历史地位,尤其是到上个世纪末,深圳的电子信息产业达到历史的顶峰,引领全国的发展,吸引了全国各地的人才。然而,在新世纪钟声敲响的一霎那,电子信息产业新一轮的发展似乎突然与深圳无缘,再没有诞生新的象华为、中兴通讯、迈瑞、康佳、创维、金蝶等知名企业,互联网经济只有腾讯一枝独秀,集成电路产业也只有设计产业在发展。人才的缺乏已经成为深圳不少企业持续发展的瓶颈问题。可喜的是,深圳正在加大人才培养的力度,引入北大、清华、哈工大进入深圳建立研究生院,扩建深大、高职院,新建南方科技大学等。

当前全国重点建设微电子专业的高校只有15所,每年培养硕士以上毕业生不足千人,远远难以满足集成电路设计产业发展的要求,人才短缺现象依然比较严重。目前在深圳高校集成电路人才培养情况如下:

北京大学深圳研究生院:每年招收约100名集成电路专业硕士研究生,10名集成电路专业博士研究生;

清华大学深圳研究生院:每年约50名集成电路专业硕士研究生;

哈尔滨工业大学深圳研究生院:每年约25名集成电路专业硕士研究生;

深圳大学:信息工程学院和软件学院计划开设集成电路设计方向本科班,同时招收集成电路设计工程硕士。

深圳高等职业技术学院:下设微电子专业,主要培养版图设计等集成电路专业人才;

香港科技大学:深圳IC基地与香港科技大学合作,已成功举办3届理学硕士班,共培训硕士68人,08年又招新生32人,为深圳市的IC设计高端人才的培养和储备工作做好了准备;

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关键词:特气;运行;安全;管理

中图分类号:TU714 文献标识码:A

随着国内半导体及光伏行业的快速发展,对于高纯气体尤其是高纯特种气体的需求量及气体质量要求越来越高。而特种气体大都具有有毒、易燃易爆、高腐蚀性、高氧化性等性质,如H2Se、SIH4、CL2、NF3等。因此如何安全、稳定、可靠地贮存和输送特种气体越来越受到企业重视。

一、特气在运行管理中的几种分类方法

特种气体是指那些在特定领域中应用的,对气体有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气。特种气体的性质是一切安全运行与管理的基础。在储存、操作、处置气体之前必须了解该特气的MSDS,即材料安全数据表。依据MSDS特气可以有多种分类方式。为了便于运行管理特气,介绍以下几种分类方法。

1.按特气在压力容器中的状态分类

特气在运输、储存、输送过程中都充装在压力容器中。气体在压力容器中将填充到所有角落,且对容器的器壁压力是均衡的。

在一般填充压力和温度下始终保持气体形式存在的称之为永久性气体,而发生液化现象的气体,称之为液化气。液化气又分为两种类型,高压液化气如:HCL、N2O;低压液化气如:NH3、CL2、PH3。由于在使用永久性气体时压力容器内的压力将逐渐降低,而在使用液化气时,压力容器内只要有液体存在则压力不会发生变化,因此在气体运行管理中,监控永久性气体残余量的方法为压力监控,而监控液化气的残余量需加装电子称,采用重量监控的方法。

2.按特气比重分类

比重也称相对密度,气体的比重是指该气体的密度与标准状况下空气密度的比值。在特气运行管理中,气体比重可以用该气体分子量直观体现。空气的分子量为28.8,以空气分子量为分界点,工业中常见的比空气轻的气体有:H2、He、NH3、CH4等等;比空气重的气体有:AsH3、PH3、SIH4、CF4等等。这两类气体的运行管理方式是不同的,比如气柜内比空气轻的气体的抽风位置和气体采样点在钢瓶上方,而比空气重的气体的抽风位置和气体采样点在钢瓶下方。需注意的是运行管理中的气体一般都在非标准状况下,因此与空气分子量接近的气体随着温度的不同会有例外,如常温或高温N2会比空气轻。而冷的N2会比空气重。

计算混合气的分子量,首先确定混合气的气体组成及各组成气体的分子量。比如计算1%PH3/He的分子量,PH3分子量为34,He分子量为4,计算公式如下:

34×0.01+4×0.99=4.3

3.按特气的化学性质分类

依据其化学性质,特气可分为惰性气体、可燃性气体、自燃性气体、氧化性气体及腐蚀性气体几种。

工业上常用的惰性气体有CF4、C4F8、SF6、Ar、CO2、He、Xe、Ne等;可燃性气体有AsH3、B2H6、NH3、TEOS、TMB;自燃性气体有SiH4、PH3等;氧化性气体有NO、NF3等;腐蚀性气体有HCl、HBr、BCl3、BF3、SiCl4、POCl3、PF3、PF5等。值得注意的是,很多特气都同时兼具以上两种性质,如SiH2Cl2、SiHCl3同时具有可燃性和腐蚀性。再如Cl2、F2同时具有腐蚀性和氧化性。

一般半导体、光伏等行业在其主体厂房一层都建有专门的特气房,并根据所用气体的种类和性质划分不同的气体间。如果厂房所用特气为高毒、易燃易爆且存储量达到一定值时,则需在离厂房安全距离以外的区域建立气站为产线供气。

气站内根据特气的分类划分不同气体间,如惰性气体间、可燃性气体间、自燃性气体间、腐蚀性气体间。各气体间选择不同的特气供应设备、特气监测设备及防护设施。如惰性气体间需安装氧气侦测器,实时监控房间内氧气浓度,若低于安全限制能及时报警。由于可燃及自燃性气体一旦发生泄漏,则存在爆炸的风险,因此可燃及自燃性气体间在设计上需考虑防爆、消防灭火设施等因素,同时其供应设备内也应配制火焰探测器或者温度探头。

特气根据其性质进行分区管理,不但便于特气运行人员日常操作,发生异常情况能及时处理,而且一旦发生事故则可降低事故风险,减小叠加伤害。

二、特气输送系统简介

由于特气的性质及用量不同,特气系统的输送方式有多种,但绝大部分特气输送系统都由以下5个部分组成。

1.供气设备(BSGS、GC、GR)

①BSGS(大宗特气输送系统)

此系统与大宗特气气源连接,通过全自动控制为工艺设备精确高效的输送和供应特种气体。全自动大宗特气输送柜主要有3部分:炔康钠盘、输送柜柜壳及柜体上方的可编程控制器。气盘是输送柜内部的主体结构,主要由面板、气动阀、调压阀、压力传感器及真空发生器等构成。其外壳主要由冷轧钢板及安全玻璃构成,具有防爆防漏的功能。柜体上部为可编程控制箱。

其设备原理:将两瓶工艺上需使用的特种气体的Y-钢瓶(以下简称A、B气瓶)放置于气体房中,气瓶与输送柜连接,通过控制箱控制气动阀门的开启及关闭来达到送气的目的。另外将一瓶高纯氮气钢瓶(以下简称C气瓶)置放于输送柜中,用于吹扫盘面。将A气瓶的阀门打开后,点击控制箱的触摸屏通知控制箱气瓶已开,控制箱的电磁阀即会接收到信号输送压缩空气等气动气源来开启气盘的气动阀,气动阀一经开启,气瓶中的特气即会经过调压阀、过滤器等处理后被送至后段设备。当A气瓶中的气量达到最小设定量时,磅秤或压力传感器会测量并发送信号,通知控制箱关闭电磁阀,电磁阀停止输送气动气源,则气动阀关闭,A气瓶中的气体输送停止。同时控制箱发送信号开启控制B气瓶的电磁阀,则与前述控制A气瓶的电磁阀被开启一样,最终实现B气瓶的气体被输送至后段。如此实现气柜自动切换A/B气瓶并自动供气的核心功能。操作人员可在撤换A或B气瓶的时候开启C气瓶中的吹扫氮气对设备管路进行吹扫,保证管路的纯净度。

②GC(气柜)

GC的工作原理与BSGS相同,但GC的密封性更好,且钢瓶是放在气柜内的。GC有更强的防爆功能。但GC的气体流量没有BSGS大,其使用的阀门管道等配件尺寸都小于BSGS。

③GR(特气架)

GR主要用于惰性气体的输送,GR内主要部件和GC大体一致,减少了柜体和一些电子传感器件,同时没有自动吹扫功能,钢瓶交换过程主要由人手动操作完成。

2.气体分配设备(VMB、VMP)

当多台工艺设备均使用某一种特种气体时,行业内使用VMB(阀门分配箱)或者VMP(阀门分配盘)将集中供气气源通过多条支路上的阀门等装置分流到各个工艺设备供其使用特气。

VMB与VMP的工作原理相同,只是VMB多一个外壳,增加其密封性,且装有排风设施保持柜体内负压。VMP一般输送惰性气体,VMB则输送有毒有害、易燃易爆的气体。

3.尾气处理设备

特气供气设备在进行钢瓶交换时都要进行管道吹扫操作,如所供特气为有毒、腐蚀性及易燃易爆的气体时,则吹扫排出的气体不能直接排放,需要经过尾气处理装置处理符合环保标准后才能排放。有毒、腐蚀性及易燃易爆的气体在经过工艺设备使用后也需要做相应地处理,才能安全排放。

4.特气监控及侦测系统(GMS、GDS)

GMS是对气体设备运行状态的实时监控和记录,例如输送压力如何,设备有无异常、警报等。同时GMS具有多种历史查询功能,可反馈记录时间内任一时段的压力曲线、报警记录等。

GDS主要由气体探测器、报警控制器和装有专门软件的计算机组成。报警控制器通过PLC联动控制特气设备气动阀的电磁阀,并发出声光报警。某些GDS的报警控制器还联动相应的风机,一旦特气泄漏除了自动关闭特气设备供气阀门外,还能启动该房间的强制排风。特气中的惰性气体无需对应的气体侦测器进行监控,只检测所在环境中的氧气浓度。而对于工艺设备而言,当使用多种有毒、易燃易爆或腐蚀性的特气时,需配备多种对应的气体侦测器。

GMS及GDS系统一般设置一级报警和二级报警两个级别,对应黄色和红色声光警报。GMS系统中警报的设定值一般是根据工艺要求的特气输送压力来设定的,而GDS的警报值是根据该特气的TLV值来设定的。一般GDS系统一级警报的设定值为该特气的TLV值的一半,二级警报的设定值为该特气的TLV值。

5.特气输送管道

特气的输送管道是由具备专门气体管路焊接资质的人员才能进行焊接的,管道焊接安装完成后,需经过专业的技术人员进行5项测试,如保压、氦检、颗粒测试、水分测试、氧份测试。对于输送腐蚀性气体的管道还要进行钝化操作。

特气输送管道的材质和接头形式也有指定要求,目前特种气体多使用SUS316L EP级不锈钢管,接头形式为VCR方式。对于高毒特气需使用双套管的形式来输送,内管与外套管之间进行抽真空操作,并安装负压表实时监控其真空度。内管采用EP级不锈钢管,外套管可采用BA级不锈钢管。对于特气中的惰性气体也一般采用BA级不锈钢管。

三、特气安全运行与管理中需注意的事项

1.严格按照安全操作规程作业

特气系统在投入使用前,安全的设计理念已贯穿其中,并且特气系统的操作和维护都有相应的标准操作规程。特气系统日常操作如换瓶、维护等都要双人作业,通过监督以确保人员每一步操作遵照安全步骤进行。虽然如此,人的因素还是引起特气事故发生的最重要的因素。事故统计表明,几乎所有的特气责任事故都是由于操作人员没有严格按照操作规程来作业。

特气运行管理人员必须取得危险化学品管理安全资质、压力容器及压力管道作业资质,另外相关人员还需要经过专业的特气设备操作维护运行及异常处理的专业培训后方可上岗作业。值得注意的是,很多特气事故往往都是具备一定验的熟练运行人员造成的。究其原因是运行人员度过了新手对特气的恐惧阶段,并感觉掌握了特气的专业知识,因此在特气作业过程中精神不集中,跳过安全操作规程的某些步骤,最终导致事故发生。

2.注意特气系统状态及仪表数值变化

在特气运行管理中非常重要的一个关键词是“变化”。通常情况下,特气系统在发生故障之前或者已经发生故障却无报警产生时,从系统状态或仪表数值变化的情况可以发现异常。

运行人员每天需对特气系统进行数次点检和巡检。特气系统状态及仪表的数值是点检及巡检的重要内容,如压力、温度、重量等,还包括所有气体侦测器的检测数值。在标准的点检表中,特气仪表数值都有一个管理值。运行人员在点检过程中察看各个数值是否在管理值范围内,如超出管理值,则必须马上查找原因。

值得注意的是,作为特气运行人员需对特气系统状态变化有足够的敏感度,某些数值变化即使在管理值内,也要分析其变化的合理性。另外,系统状态及仪表数值虽然在管理值范围内但一直无变化,也是一种异常表现,需检查传感器等电子元件是否已经失灵。

3.特气泄漏应急处理

特气运行现场都有针对每种特气泄漏的紧急响应程序。ERT成员也需要定期进行特气泄漏的培训和演练。

通常情况下,出现特气报警后ERT按照紧急响应程序需要按以下几个主要步骤进行动作:

(1)通知负责人或协调者,紧急疏散、人员搜救,同时在确保人员安全的情况下切断气源、开启强制排风。

(2)确认泄漏及特气溢出量,确定报警级别是否下降或维持。

(3)事故评估以及分区。

(4)根据气体决定PPE及ERCV紧急反应安全容器。

(5)进入该区域处理泄漏和特气溢出。

(6)现场清理。

需注意的是不管是人员搜救或是处理泄漏任何人不得单独行动。在根据调查的泄漏信息进行分区时需注意风向和风速。泄漏区域为热区。根据泄漏特气种类和泄漏量决定暖区。设备和ERT成员在冷区。对于腐蚀性特气泄漏的情况,泄漏区域需要净化。

泄漏事故处理完毕后,还需要调查整个泄漏细节及污染程度,同时分析特气泄漏的根本原因,找出对策及防治措施。

结语

随着半导体集成电路、光伏等行业的国内外市场需求扩大,特气的用量会进一步扩大,对特气的品质要求也会越来越高。特气输送系统安全稳定运行是企业今后发展不能忽视的环节。在特气输送系统进行设计时,要全面考虑安全问题,尽量实现设备自动化,减少人工操作。在特气输送系统构建时,做到严格按照安装要求进行施工管理,特气设备运行后,进行有效的运行管理,特气泄漏风险将能极大地降低。

参考文献

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[2]龚小雷,李东升.电子级特种气体输送系统质量控制[J].低温与特气,2009,27(3):18-19.

篇9

三年以上工作经验|男|26岁(1987年9月16日)

居住地:上海

电 话:139********(手机)

E-mail:

最近工作 [ 1年8个月]

公 司:XX工艺品有限公司

行 业:家具/家电/工艺品/玩具/珠宝

职 位:工艺工程师

最高学历

学 历: 大专

专 业: 机械设计制造及其自动化

学 校: 东莞理工学院

自我评价

对新鲜事物的接受能力强,能吃苦耐劳,思维敏捷跳跃,做事缜密。为人诚实守信,亲和力强,善于组织工作事宜使工作更加高效。适合并乐意从事技术和项目管理工作。多年的机械行业工作经验让我可以更加熟练的应用机械专业知识,更加熟悉行业工作内容,更快的适应新的工作、新的环境。机械专业能力突出,熟悉OA办公软件及AUTOCAD,三维设计软件中能熟练运用 Solidworks、Inventor、Pro/e等。我相信一定能胜任贵公司的各项工作。

求职意向

到岗时间: 一个月之内

工作性质: 全职

希望行业: 电子技术/半导体/集成电路

目标地点: 北京

期望月薪: 面议/月

目标职能: 技术研发工程师

工作经验

2012 /7—至今:XX工艺品有限公司[1年8个月]

所属行业: 家具/家电/工艺品/玩具/珠宝

工程部工艺工程师

1、 编制美的空调制冷设备有限公司部装分厂配管、焊接、连接管区域的作业指导书及关键工序;

2、 配管焊接工艺工作,班组日常事务的处理、新员工培训、新品工装制作及工装设计改善;

3、 配管加工专用模具的管理,制定管理规范和检测制度,保证配管加工各类设备用模具的正常使用和更新,参与部装分厂模具问题的分析和研究;

4、 参于部装分厂连接管漏氟质量专项整改,成功控制了连接管在市场的维修率;参于部装分厂连接管区域效率提升、IE专项整改;

5、 规划分厂设备区域,水、电气布局,车间布局图,生产及人员规划安排的有效性。

2010 /6—2012/6:XX汽车有限公司[2年]

所属行业: 汽车及零配件

加工部 助理工程师

1、 负责车间现场管理;

2、 设备维护维修,熟悉数控CNC编程,M和G代码;

3、 机床结构(气,液,电)调整维护,整改CAD设计作图;

4、 参与数控设备问题整改,协助解决现场加工过程中出现的问题,cpk分析,工艺改善,量检具改善。

教育经历

2007/9—2010 /6 东莞理工学院 机械设计制造及其自动化 大专

证 书

2008/6 大学英语四级

篇10

    关键词    应用型人才   IC设计   需求分析

    随着我国IC产业的迅速发展,相应人才的需求量也日益增加。根据上海半导体和IC研讨会公布的数据,08年中国IC产业对设计工程师的需求将达到25万人,但目前国内人才数量短缺这个数字不止几十倍。例如我们熟知的威盛虽然号称IC设计人才大户,但相对于其在内地业务发展的需要还是捉襟见肘,其关联企业每年至少需要吸纳数百名IC设计人才,而目前培养规模无法满足。而在人才的需求中,应用型IC设计人才更加受到欢迎。

    一、 IC设计人才短缺

    2008年,全国集成电路(IC)人才需求将达到25万人,按照目前IC人才的培养速度,今后10年,IC人才仍然还有20多万人的缺口。这是08年4月21日在沈阳师范大学软件学院举行的国家信息技术紧缺人才培养工程——CSIP-AMD集成电路专项培训开班仪式上了解到的。同样有数据表明,近日,从清华大学、电子科技大学、北京航空航天大学了解到,目前全国高校设有微电子专业总共只有10余个,每年从IC卡设计和微电子专业毕业的硕士生也只有二三百人。在国内大约仅有不足4000名设计师,而2008年,IC产业对IC设计工程师的需求量达到25万-30万人。有专家预测,到2008年底仅北京市IC及微电子产业就将超过2000亿元人民币,而到了2010年我国可能需要30万名IC卡设计师[1]。未来我国IC卡设计人才需求巨大。目前中国每年从IC设计和微电子专业毕业的高学历的硕士生只有数百人。中国现有400多所高校设置了计算机系,新近又特批了51所商业化运做的软件学院。但这些软件学院和计算机系培养的是程序员。中国目前只有十来所大学能够培养IC设计专业的学生。因此IC设计专业人才处于极其供不应求的状态。可以这样说,这是因为我国很大程度上是没有足够的IC设计人才。

    专家指出,我国IC设计人员不足的一个重要的原因是IC设计是新兴学科,国内在此之前很少有大专院校开设IC设计专业,现在从事IC设计专业的人才,大部分是微电子、半导体或计算机、自动控制等相邻领域的理工专业毕业生,但是和实际的IC工作比起来,还是有差距,学校并不了解企业需要的是什么样的人才。所以,许多 IC设计企业只能经常从应届毕业生中直接招聘人才再进行培训。  此外,IC设计的实验环境要求,恐怕所有的高校都没有能力搭建。据了解,建一个供30人使用的IC实验室,光是购买硬件设备就需要15万美元。 

    最新研究指出:到2010年中国半导体市场将占世界总需求量的6%,位居全球第四。未来几年内中国芯片生产有望每年以42%的速度递增,这大大高于全球10%的平均增长速度。仅就IC卡一项来看,我国IC卡设计前景广阔。身份证IC卡的正式应用,将是十亿计的数量,百亿计的销售额,此外读卡机及其系统将有成倍的产值。半导体理事长俞忠钰说,2002年全国的IC设计单位已达到了240家,根据北京市发展微电子产业的建设规划,到2010年,北京市要逐步建成20条左右大规模高水平的芯片生产线,200家高水平的IC卡专业设计公司。据预测,北京市IC产业将超过2000亿元。巨大的商机也同时带来了市场对IC卡设计人才的巨大需求。 二、 应用型IC设计技术人才需求日切

    IC产业飞速发展, 现在的焦点已经移到了IT产业的核心技术IC设计上。据北京半导体协会负责人董秀琴表示,IC卡设计工程师在软件行业是现在公认的高收入阶层。目前我国IC卡人才缺口巨大,在我国的高等教育里,这一块发展十分缓慢。按照中国现在的市场行情,一个刚毕业、没有任何工作经验的IC设计工程师的年薪最少也要在8万元左右。  为什么会出现这样的情况呢?董秀琴讲,这是因为一方面是现有IC设计人才的严重缺乏;另一方面是国内外市场对IC卡设计人才尤其是合格的IC设计师的大量需求。

    由此我们可以看出,对于应用型的设计人员来讲,是备受集成电路行业欢迎的。例如常见的EDA公司、IC设计服务公司、IC设计公司 和IDM或Fundry 4种类型的公司需要那些IC设计人才呢?他们需要的是熟悉IC设计的技术支持工程师,涵盖IC设计的所有方面,通常包括: 系统设计、算法设计、 数字IC前端逻辑设计与验证、 FPGA设计、版图设计、 数字IC后端物理设计、数字后端验证、 库开发, 甚至还有EDA软件的开发与测试, 嵌入式软件开发等,其中对IC物理设计工程师的需求量会多一些[2]。

    目前,需求量最大、人才缺口最大的主要有模拟设计工程师、数字设计工程师和版图设计工程师三类。另外,设计环节还需要工艺接口工程师、应用工程师、验证工程师等。IC版图设计师的主要职责是通过EDA设计工具,进行集成电路后端的版图设计和验证,最终产生送交供集成电路制造用的GDSII数据。版图设计师通常需要与数字设计工程师和模拟设计工程师随时沟通和合作才能完成工作。一个优秀的版图设计师,即要有电路的设计和理解能力,也要具备过硬的工艺知识。模拟设计工程师 作为设计环节的关键人物,模拟设计工程师的工作是完成芯片的电路设计。由于各个设计企业所采用的设计平台有所不同,不同材料、产品对电路设计的要求也千差万别,模拟设计工程师最核心的技能是必须具备企业所需的电路设计知识和经验,并有丰富的模拟电路理论知识。同时还需指导版图设计工程师实现模拟电路的版图设计。

    由此我们可以看出,在IC人才的需求中,应用型IC设计人才的需求更大,而且他们也是推动集成电路产业迅速发展的生力军。

    三、以社会需求为导向,培养应用型IC设计人才

    国家对IC卡设计人才培养也很重视。据北京半导体协会卓洪俊部长说,到2010年,全国IC产量要达到500亿块,销售额达到2000亿元左右,将近占世界市场份额的5%,满足国内市场50%的需求。同时,国务院颁布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件,支持和鼓励软件和IC产业加速发展,加快IC设计人才培养。

    IC人才需求问题的解决首先还是从高校开始,2001年,清华大学微电子研究所开设了“集成电路设计与制造技术专业”第二学士学位班,2001年的IC专业二学位班已经有64名学员在读。清华大学还分别与宏力半导体、有研硅、首钢合作培养IC人才。2002年,成都电子科大也开始招收“微电子技术专业”的二学位学员,同时扩招微电子专业的本科生。为了更好地实施学校加速IC人才培养的战略,电子科大还成立了微电子与固体电子学院,并建立了面积为1500平米的IC设计中心。同济大学开始实施IC人才培养规划,提出了“研究生、本科生、高职生”的多层次培养体系。

    作为人才培养的摇篮,高校在这一方面应进一步加快改革,制定可行的、新的人才培养计划,以社会需求为导向,加强教学、实验和实训投入,多渠道、多方式地进行应用型IC设计人才的培养。

    参考文献