機遇與挑戰(zhàn):
- 關鍵電子元器件發(fā)展亟待突破“瓶頸”
- 技術平臺研制須加強
市場數(shù)據:
- 普通的電子元器件產品良率至少要達到96%~97%
制造LED芯片所使用的金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)設備主要由德國和美國兩家公司供貨,生產觸摸屏所用的玻璃基板主要由美國和日本的幾大廠商控制,有機半導體發(fā)光器件的發(fā)光材料專利主要掌握在日本與韓國廠商的手中。
目前,我國在關鍵性電子元器件方面雖多年攻關仍舉步維艱,那么,問題到底出在哪兒?
“這里已經沒有理論和設計問題了。”中國科學院電子學研究所研究員郭開周近日接受《中國科學報》記者采訪時說,研制出在線、無損、實時檢測以及質量控制的技術平臺,比單純的產品設計困難得多;研制出實用的技術平臺的意義,比掌握某種設計技術重要得多。
電子元器件是電子產品的最基本單元,其質量直接關系到整個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機產品的質量。沒有高可靠性的電子元器件,設計再好的電子產品也難以發(fā)揮作用。
一位業(yè)內人士打了個形象的比喻:元器件之于電子產品,就像建筑高樓大廈所用的鋼筋水泥、磚瓦灰石一樣,再好的建筑師如果使用的是低劣的建筑材料,蓋出的樓房也必定是“豆腐渣”。
“對于產品質量,公差的影響巨大。”郭開周說。所謂公差,就是實際參數(shù)值的允許變動量。理論計算是不考慮公差的;而實際產品中,所有的元器件參量乃至一根金屬線的尺寸都有公差。 完成一件高質量的產品,要妥善處理各種各樣的公差,比如:尺寸公差、介質材料介電常數(shù)和厚度的公差、工藝環(huán)境(溫度、壓力等)的公差等。
“一些公差的組合是允許的,會導致成品產生;而另一些公差的組合則是不允許的,會導致廢品產生。”郭開周說,公差控制不嚴,器件傳遞的信號就會出現(xiàn)種種問題,如短路或漏電等。
中科院微電子所高性能模擬集成電路項目組負責人趙野告訴記者,企業(yè)在生產制造中通常采用良率(良品/產品總數(shù))作為控制質量的指標。“普通的電子元器件產品,良率至少要達到96%~97%,否則報廢太多,企業(yè)無法贏利。”
因此,郭開周認為,要獲得“成品”,必須建立合適的質量控制體系,包括實時質量監(jiān)測和控制的技術平臺。 “盡管控制產品質量與生產工藝的調整有關,但在產品設計時就要考慮如何避免出現(xiàn)質量問題。”趙野補充道。
技術平臺研制須加強
在我國電子元器件行業(yè)發(fā)展的過程中,由于國內企業(yè)普遍規(guī)模較小,技術研發(fā)起步較晚,故在產業(yè)鏈上游的原材料和設備環(huán)節(jié)缺乏競爭力,主要集中在代工制造的環(huán)節(jié),企業(yè)綜合競爭能力普遍較弱。
究其原因,趙野認為,一方面,我國生產制造電子元器件的開放性商業(yè)平臺較缺乏,較先進的工藝平臺有待完善;另一方面,在設計上也還有欠缺,一些核心技術還沒掌握。
對此,郭開周建議,在生產流程中,對階段成品的質量實施在線、實時、無損檢測。“有經驗的工作人員可以及時找到故障點并分析出產生故障的原因,及時調節(jié)工藝參數(shù),不至于連續(xù)生產廢品;同時可以對各種不合格情況進行實驗、分析,找到在工藝流程中進行改善和控制的辦法。”
實際上,制造出精細的集成電路并實現(xiàn)實時質量監(jiān)控并不容易。有的單位花了大量經費、人力和時間,一直保持著與西方國家的技術聯(lián)系,還采用了國外軟件進行設計,可是要研制出某些任務要求的芯片,仍然是困難重重。
“重理論、重設計而輕視工藝、技術平臺,必然會出現(xiàn)瓶頸。”郭開周說。中國探月工程三期總設計師胡浩在接受采訪時曾透露,“嫦娥一號”繞月探測衛(wèi)星所使用的CCD相機中的芯片屬于引進的高端元器件,它的訂單比原計劃推遲了半年多,對項目進程產生不利影響。
他坦言:“中國航天元器件引進遭遇拖延的情況時有發(fā)生,技術基礎相對薄弱使得我們在一些方面受制于人。” “初期購買國外設備是必要的,但在解剖、仿制的過程中,不重視實用技術平臺的建立會吃大虧。”郭開周說,“現(xiàn)在應該是花大力氣解決關鍵國產部件、器件、元件及材料研發(fā)瓶頸問題的時候了。解決這些瓶頸問題,將會把我國的科技水平提到一個更高的層次,我國的科技事業(yè)將會形成一個完整的體系。”