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電網(wǎng)頭條：電力芯片大規(guī)模國產(chǎn)化替代，讓能源飯碗端得更牢

來源：電網(wǎng)頭條 時(shí)間：2025-02-28 18:04

　　編者按

　　科技興則民族興，科技強(qiáng)則國家強(qiáng)。

　　習(xí)近平總書記指出，要從國家急迫需要和長遠(yuǎn)需求出發(fā)，在高端芯片等方面關(guān)鍵核心技術(shù)上全力攻堅(jiān)。要加快推動關(guān)鍵技術(shù)、核心產(chǎn)品迭代升級和新技術(shù)智慧賦能，提高國家能源安全和保障能力。

　　國家電網(wǎng)有限公司深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要論述和重要指示批示精神，踐行“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展、保障高水平安全，強(qiáng)化數(shù)字化智能化技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，提升關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化替代水平，書寫高水平科技自立自強(qiáng)的電力篇章。

　　鑄造工業(yè)最強(qiáng)芯，為電網(wǎng)發(fā)展注入智慧“芯”力量。電網(wǎng)頭條特別策劃“超級電網(wǎng)里的中國芯”系列報(bào)道，帶您一起探尋我國電力芯片的自主創(chuàng)新之路。今天推出第3篇——電力芯片大規(guī)模國產(chǎn)化替代，讓能源飯碗端得更牢！

　　能源保障和安全事關(guān)國計(jì)民生，是須臾不可忽視的“國之大者”。多年來，國家電網(wǎng)公司持續(xù)強(qiáng)化能源技術(shù)革命，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，搶占電力科技最前沿、制高點(diǎn)，積極鍛造能源電力國家戰(zhàn)略科技力量，堅(jiān)決端牢能源飯碗。

　　電力芯片，作為新型電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵元件，如今，不僅實(shí)現(xiàn)了自主可控、大規(guī)模國產(chǎn)化替代，還達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，為我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)注入了智慧“芯”力量。

　　芯片大規(guī)模應(yīng)用可靠性保障技術(shù)全球領(lǐng)先

　　-50℃～125℃下“值守”，一干就超15年

　　小小的芯片，雖然只是電力設(shè)備和系統(tǒng)的基本單元，但對新型電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

　　在過去，我國電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，如繼電保護(hù)核心芯片大多依賴進(jìn)口。為了擺脫“卡脖子”的境遇，國家電網(wǎng)公司所屬北京智芯微電子科技有限公司自2010年成立起，就始終把核心技術(shù)攻關(guān)放在科研首位，攻克了芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性機(jī)理與建模、器件工藝等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)電力芯片諸多領(lǐng)域“從0到1”的突破。

　　如果說消費(fèi)級芯片追求的是制程，28納米、14納米、7納米、5納米……在“摩爾定律”的路上一路狂奔，那么，工業(yè)級芯片追求的則是極致可靠和安全穩(wěn)定。

　　電力系統(tǒng)是世界上最復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)之一。電力設(shè)備大多安裝在戶外，電力芯片需要耐得住吐魯番的酷暑、漠河的極寒，經(jīng)得住梅雨季的潮濕、沿海的鹽霧，扛得住變化無常的沙暴、強(qiáng)烈的電磁干擾……

　　電力芯片如何在惡劣工況下高可靠、長壽命地運(yùn)行，是一項(xiàng)國際難題。

　　對電力“中國芯”來說，在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境條件下，實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)全天無間斷、穩(wěn)定運(yùn)行15年甚至20多年，是一道闖關(guān)必答題。

　　一顆工業(yè)芯片有上百億個(gè)晶體管，每一個(gè)都不容出錯(cuò)。這種極致苛刻的要求如何滿足？芯片可靠性如何提升？

　　為此，國網(wǎng)智芯公司芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年，踏遍祖國大江南北，深入應(yīng)用現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，從最低氣溫零下50攝氏度的東北，到日均最高氣溫40攝氏度以上的新疆，從高濕高鹽霧的浙江，到平均海拔4000多米的西藏，他們搜集整理出涵蓋極寒、極熱、高濕等10余種30多類環(huán)境因素下電力系統(tǒng)各類設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)電力芯片高可靠性設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

　　從毫米級封裝、微米級電路到納米級器件，團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地建立了涵蓋多物理場、工藝節(jié)點(diǎn)、器件結(jié)構(gòu)、材料和工藝偏差的全要素高精度可靠性模型，解決了在設(shè)計(jì)階段難以精準(zhǔn)預(yù)測工業(yè)芯片壽命的技術(shù)難題。

　　經(jīng)過多年努力，他們開發(fā)出滿足電力復(fù)雜環(huán)境要求的特色器件結(jié)構(gòu)與材料，將國產(chǎn)電力芯片產(chǎn)品的工作溫度范圍從零下25攝氏度至85攝氏度拓展到零下50攝氏度至125攝氏度，動態(tài)抗電磁能力提升20倍。

　　2018年

　　寬溫區(qū)、抗強(qiáng)電磁干擾、耐高壓、長壽命的國產(chǎn)電力芯片研制成功，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

　　從無到有，國網(wǎng)智芯公司堅(jiān)持不懈攀登技術(shù)高峰，建立了國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用場景的芯片可靠性體系化標(biāo)準(zhǔn)，建成了國內(nèi)領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)室、芯片可靠性技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室、國內(nèi)首家致力于工業(yè)芯片質(zhì)量技術(shù)研究檢驗(yàn)檢測的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了芯片大規(guī)模應(yīng)用可靠性保障技術(shù)全球領(lǐng)先。

　　8大類290余款芯片40億應(yīng)用量

　　大規(guī)模國產(chǎn)化替代，電力“中國芯”銷冠誰與爭鋒

　　在可靠性技術(shù)的加持下，越來越多“中國第一”“國際領(lǐng)先”的電力“中國芯”橫空出世。

　　我國首款電力高性能主控芯片、首款電力智能視覺一體化芯片、首款通過車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的納安級主控芯片、首款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)且性能指標(biāo)國際領(lǐng)先的高精度ADC芯片……

　　一系列國產(chǎn)化工業(yè)芯片和“中國芯”優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品，合力助推電力裝備產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級，讓我國電力領(lǐng)域核心芯片實(shí)現(xiàn)了從“進(jìn)口通用”向“自主專用”的轉(zhuǎn)變。

　　目前，國網(wǎng)智芯公司已成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全、主控、通信、傳感、射頻識別、存儲、人工智能、模擬8大類290余款芯片產(chǎn)品，在全國電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

　　國網(wǎng)智芯公司也打造了“獵鷹”人工智能系列芯片、“海燕”主控系列芯片等具有行業(yè)影響力的明星子品牌，建成了國內(nèi)最大的芯片嵌入式軟件生產(chǎn)發(fā)行基地，具備了芯片設(shè)計(jì)、流片工藝封裝材料、生產(chǎn)制造、檢測檢驗(yàn)等全流程服務(wù)能力，業(yè)務(wù)范圍覆蓋我國34個(gè)省級行政區(qū)，累計(jì)應(yīng)用量超過40億顆，成功將電力芯片國產(chǎn)化率由2010年不足5%提升至80%以上。

　　截至目前，該公司累計(jì)申請國內(nèi)外專利2800余件，授權(quán)專利1700余件，發(fā)明專利申請量和授權(quán)量實(shí)現(xiàn)連續(xù)多年高質(zhì)量發(fā)展。

責(zé)任編輯：沈馨蕊