發(fā)布時(shí)間 :2024-01-26
自開(kāi)展“強(qiáng)芯工程”以來(lái),中國(guó)半導(dǎo)體制造國(guó)產(chǎn)化提速,力爭(zhēng)突破國(guó)外在芯片領(lǐng)域的封鎖,贏得這立于科技之上的“戰(zhàn)爭(zhēng)”。為提升競(jìng)爭(zhēng)力,半導(dǎo)體制造企業(yè)在芯片尺寸、性能和功能上尋求突破,芯片以納米為單位,朝著更小、更快、更穩(wěn)定的方向發(fā)展。但尺寸的縮小,帶來(lái)芯片對(duì)雜質(zhì)更敏感,任何細(xì)小的雜質(zhì)和污染物都可能對(duì)芯片性能產(chǎn)生顯著影響,潔凈程度甚至影響了其電學(xué)性能、晶體結(jié)構(gòu)、界面性能以及穩(wěn)定性。
所以,清洗作為貫穿半導(dǎo)體制造工藝的重要環(huán)節(jié),清洗液運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境是否超潔凈,是否有雜質(zhì)進(jìn)入,輸出流量與環(huán)路液壓是否穩(wěn)定關(guān)系著芯片制造的良率。如何率先突破高密閉、超潔凈、強(qiáng)穩(wěn)定的供液技術(shù),成為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體清洗設(shè)備廠商和科研院所奮起突破的關(guān)鍵技術(shù),促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化的動(dòng)力。
2021年,采用永磁無(wú)軸承技術(shù)的超純凈泵產(chǎn)品問(wèn)世。該產(chǎn)品的動(dòng)力源為采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的磁懸浮無(wú)軸承電機(jī),實(shí)現(xiàn)高密閉、無(wú)接觸、無(wú)磨損超潔凈環(huán)境下的清洗液高效運(yùn)輸,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超純凈泵產(chǎn)品的空白,為半導(dǎo)體清洗設(shè)備廠商提供了國(guó)產(chǎn)替代的解決方案,解決了部分廠商遇到的進(jìn)口泵禁售困境。這一技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)明者是一支來(lái)自南京航空航天大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“南航”)自動(dòng)化學(xué)院的電氣工程系高速電機(jī)研究室的團(tuán)隊(duì),博士研究生鮑旭聰便是團(tuán)隊(duì)的核心成員之一。
完成技術(shù)攻堅(jiān),突破國(guó)內(nèi)空白
鮑旭聰就讀的南京航空航天大學(xué)是我國(guó)最早從事磁懸浮軸承研究且取得較多研究成果的高校之一,自動(dòng)化學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人王曉琳教授更是在磁懸浮技術(shù)及其應(yīng)用方面有著深厚的學(xué)術(shù)積淀,其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲酗L(fēng)格、細(xì)致的教學(xué)態(tài)度讓本科期間就讀相關(guān)專(zhuān)業(yè)的鮑旭聰深受其益。在獲得研究生推免保送資格后,鮑旭聰便第一時(shí)間向王曉琳教授表明了加入研發(fā)團(tuán)隊(duì)的想法,并在讀研后,參與了無(wú)軸承電機(jī)與高速電機(jī)控制技術(shù)的研究。
磁懸浮無(wú)軸承技術(shù)基于傳統(tǒng)磁懸浮原理,把傳統(tǒng)磁軸承電機(jī)中產(chǎn)生徑向力的繞組集成至電機(jī)內(nèi)部定子上,通過(guò)解耦控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的獨(dú)立控制。與傳統(tǒng)電機(jī)不同的是,它沒(méi)有傳統(tǒng)軸承和機(jī)械結(jié)構(gòu),其利用磁場(chǎng)疊加原理,實(shí)現(xiàn)高集成結(jié)構(gòu)下的電機(jī)轉(zhuǎn)子完全懸浮,減少機(jī)械磨損和能量損耗,提高功率、效率和使用壽命。但因該項(xiàng)技術(shù)最初由歐美國(guó)家的公司開(kāi)發(fā),他們?cè)谘邪l(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售方面處于領(lǐng)先地位,因此,很長(zhǎng)一段時(shí)間該技術(shù)都被國(guó)外企業(yè)所壟斷。
為實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)無(wú)軸承電機(jī)產(chǎn)品從0到1的突破,鮑旭聰和團(tuán)隊(duì)在南航無(wú)軸承磁懸浮技術(shù)20年研制成果上,歷經(jīng)上萬(wàn)小時(shí)的拷機(jī)測(cè)試,近二十次的原型樣機(jī)迭代,通過(guò)多因素耦合,數(shù)千次迭代設(shè)計(jì),突破電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、傳感器精度要求高等系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn),完成技術(shù)攻堅(jiān),研發(fā)出永磁無(wú)軸承電機(jī),其中高集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、高精度傳感檢測(cè)技術(shù)及高性能驅(qū)動(dòng)控制算法三大核心技術(shù)更是實(shí)現(xiàn)“國(guó)內(nèi)首創(chuàng)”。至此,中國(guó)在國(guó)際無(wú)軸承電機(jī)市場(chǎng)中占有了一席之地。
實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化,榮獲創(chuàng)業(yè)大獎(jiǎng)
無(wú)軸承電機(jī)的突破,很快被國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體清洗設(shè)備龍頭企業(yè)所關(guān)注,他們希望通過(guò)與鮑旭聰團(tuán)隊(duì)的合作,將永磁無(wú)軸承技術(shù)具備的高精度、高穩(wěn)定度和可實(shí)現(xiàn)高純凈度等優(yōu)勢(shì),運(yùn)用到半導(dǎo)體清洗設(shè)備上,解決國(guó)外對(duì)部分半導(dǎo)體設(shè)備的制裁帶來(lái)的“卡脖子”問(wèn)題。
在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,鮑旭聰和團(tuán)隊(duì)以永磁無(wú)軸承電機(jī)為關(guān)鍵部件,突破主動(dòng)懸浮技術(shù)、高速控制算法、無(wú)軸承傳感系統(tǒng)等技術(shù)壁壘,研發(fā)出國(guó)內(nèi)首個(gè)“無(wú)軸磁浮純凈泵”產(chǎn)品,為半導(dǎo)體制造中的清洗工藝提供超潔凈液體高效運(yùn)輸?shù)目煽拷鉀Q方案。
2021年,受?chē)?guó)家縱深推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新政策的鼓舞,帶著大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的激情以及項(xiàng)目落地的決心,鮑旭聰和團(tuán)隊(duì)在南航大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化中心成立了南京市星源動(dòng)力科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“星源動(dòng)力),并攜“超純凈泵”項(xiàng)目參加了第九屆“贏在南京”青年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的激烈角逐,項(xiàng)目得到評(píng)審專(zhuān)家一致認(rèn)可,榮獲一等獎(jiǎng),并獲得南京市人社局和南京市創(chuàng)投集團(tuán)50萬(wàn)元投資資助。根據(jù)“紫金山英才寧聚計(jì)劃”,公司可對(duì)接南京市D類(lèi)人才政策。
在南京市創(chuàng)新投資集團(tuán)的投資支持和創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)下,依托于南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院高速電機(jī)研究室,星源動(dòng)力將先進(jìn)的永磁電機(jī)制造工藝及驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究逐步在行業(yè)需求中落地,實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化、行業(yè)賦能。
“我們從研究成果出發(fā),將星源動(dòng)力研發(fā)的產(chǎn)品分為‘無(wú)軸磁浮純凈泵’和‘超高速微型電機(jī)’兩類(lèi)。其中,無(wú)軸磁浮純凈泵基于磁懸浮技術(shù),將懸浮與驅(qū)動(dòng)兩大功能高度集成于作為泵核心動(dòng)力源的電機(jī)內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)泵高密閉、無(wú)磨損運(yùn)行。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,產(chǎn)品已逐步應(yīng)用于半導(dǎo)體清洗設(shè)備中,并按照600瓦、1200瓦、4000瓦等主流功率劃分不同型號(hào)。同時(shí),我們也會(huì)配合客戶(hù)就可靠性進(jìn)行定制,綜合來(lái)看,增長(zhǎng)空間較大。而超高速微型電機(jī)則是基于整體性支撐系統(tǒng),配合寬禁帶GaN功率器件集成化驅(qū)動(dòng)器,保證了系統(tǒng)超高基頻與超寬速域的穩(wěn)定運(yùn)行。目前產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)600,000rpm全速域運(yùn)行,是當(dāng)前全世界可查最高轉(zhuǎn)速?!睂?duì)于公司核心產(chǎn)品的打造,鮑旭聰規(guī)劃清晰,提及競(jìng)爭(zhēng)力也頗具信心。
事實(shí)也正如鮑旭聰所說(shuō),當(dāng)無(wú)軸磁浮純凈泵產(chǎn)品應(yīng)用于半導(dǎo)體清洗設(shè)備中,液體運(yùn)輸?shù)臐崈舳群托曙@著提高,客戶(hù)遇到的進(jìn)口泵禁售之困也迎刃而解?!靶窃磩?dòng)力研發(fā)的超純凈泵打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)無(wú)軸承電機(jī)的技術(shù)封鎖,改變了我們長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口設(shè)備的現(xiàn)狀。而更令我們驚喜的是,由超純凈泵組成的清洗設(shè)備,相較于傳統(tǒng)方案,實(shí)現(xiàn)了每臺(tái)設(shè)備清洗液運(yùn)輸效率提升37%,熱損耗降低20%,潔凈度提高7%的成果,預(yù)估每臺(tái)清洗設(shè)備可節(jié)約投資20萬(wàn)元。”半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)龍頭企業(yè)負(fù)責(zé)人在使用后給予產(chǎn)品高度贊譽(yù)。
客戶(hù)的真實(shí)評(píng)價(jià)是企業(yè)實(shí)力最有力的證明。相較國(guó)際市場(chǎng)最優(yōu)競(jìng)品,在相同流體運(yùn)輸潔凈度要求下,星源動(dòng)力研發(fā)的無(wú)軸磁浮純凈泵成本更低,但轉(zhuǎn)速、功率更高,最大提升度近65%,而熱損耗只有競(jìng)品的80%。因此產(chǎn)品也得到國(guó)家863重大專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)業(yè)組專(zhuān)家、教育部長(zhǎng)江學(xué)者等的認(rèn)可。
探索更多領(lǐng)域,創(chuàng)造引擎未來(lái)
道阻且長(zhǎng),行則將至;行而不輟,才能未來(lái)可期。
星源動(dòng)力通過(guò)布局在半導(dǎo)體清洗設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用,突破純凈泵的卡脖子問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)在終端市場(chǎng)與華為、中興、盛美等半導(dǎo)體科技領(lǐng)軍企業(yè)的合作。項(xiàng)目成員也以第一發(fā)明人的身份榮獲發(fā)明專(zhuān)利 9項(xiàng),軟件著作權(quán)3項(xiàng),并在包括“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”中國(guó)青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“天宮杯”研究生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等賽事活動(dòng)中屢獲佳績(jī)。
但鮑旭聰和團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,超潔凈領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模大、前景廣,對(duì)液體運(yùn)輸有需求的半導(dǎo)體制造、生物制藥、化工工業(yè)、先進(jìn)制造等領(lǐng)域均可探索,只有在應(yīng)用中優(yōu)化技術(shù)和算法才可以更好地賦能精準(zhǔn)市場(chǎng),為中國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)。
“目前我們計(jì)劃在人工心臟血泵體外循環(huán)領(lǐng)域積極推動(dòng)與醫(yī)院或者醫(yī)療設(shè)備機(jī)構(gòu)的合作,化工領(lǐng)域也已啟動(dòng)與合作方的洽談。同時(shí),南京市創(chuàng)新投資集團(tuán)也在提供投后服務(wù)中鏈接資源,提供指導(dǎo),敢于探索才能擁有無(wú)限可能!”提及后續(xù)規(guī)劃,鮑旭聰充滿(mǎn)期待地說(shuō)道。
“作為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)企業(yè),星源動(dòng)力的發(fā)展尚處于起步階段,但作為國(guó)內(nèi)無(wú)軸承電機(jī)的開(kāi)創(chuàng)者,星源動(dòng)力有著南航數(shù)十年磁懸浮技術(shù)研究的豐厚底蘊(yùn),隨著中國(guó)智造引擎發(fā)展,相信在團(tuán)隊(duì)的攜手共創(chuàng)下,必將收獲更好的‘純凈未來(lái)’。作為創(chuàng)投機(jī)構(gòu),我們也將一路關(guān)注,一路扶植,給予建議和指導(dǎo),助力年輕創(chuàng)業(yè)者實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想!”在南京市創(chuàng)新投資集團(tuán)的賦能下,星源動(dòng)力的未來(lái)值得期待。