產品概述：

集成電路是國家的戰略性基礎產業，關乎國計民生及國防安全，對國民經濟發展至關重要，在集成電路制造過程中，溫度控制貫穿著制造的各個核心工藝，集成電路專用溫控裝置長期被美日企業壟斷，成為制約我國高端芯片自主化的“卡脖子”環節，開發自主可控的專用溫控裝置迫在眉睫。

京儀針對包括3D NAND、邏輯電路集成電路制造、DRAM集成電路制造刻蝕、薄膜等國際前沿工藝制程研發及量產的急迫需要，研發集成電路專用溫控裝置（Chiller）并實現產業化。本項目研發的溫控裝置系列產品,溫度控制范圍可達到-120℃到+155℃,溫控精度達到±0.5℃范圍內，具有低液位報警、加熱器及壓縮機過熱報警等硬軟件安全互鎖系統；采用變頻控制及先進控制算法，降耗提效，設計符合國際半導體設備材料產業協會（SEMI） S2、F47、S23等一系列國際標準。產品滿足集成電路制造廠的氣體排放及設備環保要求。

集成電路專用溫控裝置由制冷系統、循環系統及控制系統組成，制冷上采用回熱循環、兩級復疊制冷技術、自復疊技術等進行制冷系統的設計開發，滿足從-120℃至+155℃的不同系統原理。-20℃以上溫度區間采用單級壓縮制冷系統及熱交換原理； -40℃主要采用噴液技術、回熱循環技術及變頻控制技術，降低壓縮機壓比，進行排氣溫度控制，降低蒸發溫度；-60℃采用兩級復疊制冷技術及無油潤滑技術，采用兩種制冷劑獨立循環，通過蒸發冷凝器串聯，達到低溫；-100℃及-120℃低溫采用多級復疊及自復疊技術，多種制冷劑逐級降溫或混合工質循環，通過多次分凝或精餾達到最低溫度。

開發溫控裝置核心難點在于極端工況要求，需在寬溫區內實現高精密控溫；多工藝適配挑戰，需滿足刻蝕、薄膜沉積、離子注入等核心工藝的溫控需求；能耗瓶頸，在超大負載2～50kW變化工況下兼顧精準控溫與低能耗需求。通過近10年的溫控設備開發及應用實踐積累，開展了一系列技術創新。

1）提出集成電路專用溫控設備智能溫控算法，實現對寬溫區工藝溫度的快速高精密控制。針對多變量、非線性、時滯、大慣性的特點，以及集成電路制造過程中等離子體瞬間加載、卸載引起溫度劇烈變化的特性，研發了“前饋-串級模糊PID”等智能溫控算法，實現對寬溫區工藝溫度的快速高精密控制，溫度控制精度由±1℃提升至±0.5℃。

2）發明了單級制冷及復疊制冷溫控方案，研制了系列產品，實現了在不同先進工藝制程的應用。寬溫區復疊制冷技術，解決低溫工況穩定運行難題，兼顧高溫運行及快速變化溫度難題。

3）創立了冷熱兼容的溫度控制方法及節能控制方法，實現高精度控制及節能控制。通過節能控制算法實時優化制冷功耗，采用壓縮機熱氣控制及冷卻水預冷控制方式，提高溫度控制精度的同時實現節能控制。綜合能耗制冷性能系數（COP）>1.0，超過競爭對手。

性能特點：

集成電路專用溫控裝置技術成果經過集成電路先進制程工藝的大量驗證，已實現達到-80℃至+155℃產品的批量應用，溫控精度±0.5℃，產品性能經中國工程院院士沈昌祥等專家評價整體達到了國際先進水平，其中在溫控精度、制冷能力方面達到了國際領先水平。

集成電路專用溫控裝置根據主工藝設備溫控需求，分為壓縮機型和熱交換器型兩大類；根據溫度范圍可以分為高溫、常規溫度、低溫及超低溫機型；根據控溫通道數可以分為單通道、雙通道、三通道甚至四通道和五通道；根據產品應用工藝制程可以分為應用于蝕刻、化學氣相沉積、物理氣相沉積、化學機械拋光、離子注入等不同工藝的對應產品；根據特殊的先進工藝控制需求有滿足切換控溫和混合控溫的溫控裝置。整體溫控范圍達到-120℃~+155℃，帶載溫控精度±0.5℃，制冷能力最大達到200kW以上。具有集成電路專用溫控裝置制冷控制技術、精密控溫技術、節能技術三大核心技術，產品能夠完全替代進口產品。

適用領域：

集成電路專用溫控裝置適用于集成電路制造領域，用于在制程中對反應腔進行溫度控制，主要應用于 12 英寸晶圓前道刻蝕、化學氣相沉積等工藝，批量應用于邏輯芯片 90nm～14nm，64 層～192 層 3D NAND 存儲芯片等各種工藝需求，適配泛林半導體、東京電子、應用材料、中微公司、北方華創、屹唐股份等設備公司的主工藝設備。成果批量應用于中芯國際、華力集團、長江存儲、英特爾等全國主要12英寸產線，累計銷售超過10000臺，創造經濟效益超過22億元。項目參與起草國家標準GB/T42381.63《數據質量管理：過程測量》及團體標準T/CIET 1127《半導體工藝用氟化液-全氟聚醚和氫氟醚》。產品市場占有率39.62%，國內第一，支撐了我國高端芯片制造，保障28nm及以下邏輯芯片，192層及以上存儲芯片量產。為國內高端集成電路制造的產業安全提供了有力支撐，為“中國芯”的健康發展并走向世界奠定了堅實的基礎。

推薦理由：

集成電路是國家的戰略性基礎產業，關乎著國計民生及國防安全。在集成電路制造過程中，溫度控制貫穿著整個集成電路制造的各個核心關鍵工藝，集成電路專用溫控裝置是集成電路制造領域不可或缺的重要關鍵設備之一。

集成電路專用溫控裝置是一個多變量、非線性、時滯、大慣性的復雜系統，集成電路制造過程中刻蝕等離子體瞬間加載、卸載將引起溫度劇烈的變化，采用傳統控制方法難以滿足控制要求，根據這一特性提出了前饋-串級模糊PID 控制算法，實現了對寬溫區刻蝕工藝溫度的快速高精密控制；提出并建立了兼容制冷和熱泵的橋式雙向溫控方案、復疊制冷溫控方案，實現了集成電路領域工藝制程的應用；提出了冷熱兼容的溫度控制技術，可以適用于壓縮機制冷及冷卻水降溫兩種溫控設備，顯著提高了溫控控制精度及響應速度。項目經過科技評價整體技術達到國際先進水平，其中溫控精度、制冷能力方面處于國際領先水平。

集成電路專用溫控裝置已經通過中芯國際、長江存儲、英特爾、上海華力、華虹、合肥長鑫等公司嚴格的測試驗證，并進行了廣泛應用，解決了集成電路制造領域高端溫控裝置的“卡脖子”難題，為我國集成電路產業健康良性發展做出了突出貢獻。