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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)頭條時間：2025-02-28 18:04

　　編者按

　　科技興則民族興，科技強則國家強。

　　習近平總書記指出，要從國家急迫需要和長遠需求出發(fā)，在高端芯片等方面關鍵核心技術上全力攻堅。要加快推動關鍵技術、核心產(chǎn)品迭代升級和新技術智慧賦能，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習近平總書記重要論述和重要指示批示精神，踐行“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，以科技創(chuàng)新引領電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展、保障高水平安全，強化數(shù)字化智能化技術與電網(wǎng)業(yè)務深度融合，提升關鍵零部件國產(chǎn)化替代水平，書寫高水平科技自立自強的電力篇章。

　　鑄造工業(yè)最強芯，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國計民生，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)強化能源技術革命，加強技術研發(fā)，搶占電力科技最前沿、制高點，積極鍛造能源電力國家戰(zhàn)略科技力量，堅決端牢能源飯碗。

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

　　芯片大規(guī)模應用可靠性保障技術全球領先

　　-50℃～125℃下“值守”，一干就超15年

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

　　在過去，我國電力系統(tǒng)關鍵設備，如繼電保護核心芯片大多依賴進口。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，就始終把核心技術攻關放在科研首位，攻克了芯片架構(gòu)設計、可靠性機理與建模、器件工藝等一系列關鍵技術難題，實現(xiàn)了國產(chǎn)電力芯片諸多領域“從0到1”的突破。

　　如果說消費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)是世界上最復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡之一。電力設備大多安裝在戶外，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、長壽命地運行，是一項國際難題。

　　對電力“中國芯”來說，在復雜、惡劣的環(huán)境條件下，實現(xiàn)7×24小時全天無間斷、穩(wěn)定運行15年甚至20多年，是一道闖關必答題。

　　一顆工業(yè)芯片有上百億個晶體管，每一個都不容出錯。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)團隊歷時多年，踏遍祖國大江南北，深入應用現(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)各類設備運行的關鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)電力芯片高可靠性設計奠定了基礎。

　　從毫米級封裝、微米級電路到納米級器件，團隊開創(chuàng)性地建立了涵蓋多物理場、工藝節(jié)點、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，解決了在設計階段難以精準預測工業(yè)芯片壽命的技術難題。

　　經(jīng)過多年努力，他們開發(fā)出滿足電力復雜環(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)、抗強電磁干擾、耐高壓、長壽命的國產(chǎn)電力芯片研制成功，達到國際領先水平。

　　從無到有，國網(wǎng)智芯公司堅持不懈攀登技術高峰，建立了國內(nèi)工業(yè)應用場景的芯片可靠性體系化標準，建成了國內(nèi)領先的芯片設計分析實驗室、芯片可靠性技術研究實驗室、國內(nèi)首家致力于工業(yè)芯片質(zhì)量技術研究檢驗檢測的實驗室，實現(xiàn)了芯片大規(guī)模應用可靠性保障技術全球領先。

　　8大類290余款芯片40億應用量

　　大規(guī)模國產(chǎn)化替代，電力“中國芯”銷冠誰與爭鋒

　　在可靠性技術的加持下，越來越多“中國第一”“國際領先”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)標準認證的納安級主控芯片、首款具有完全自主知識產(chǎn)權且性能指標國際領先的高精度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，讓我國電力領域核心芯片實現(xiàn)了從“進口通用”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)實現(xiàn)大規(guī)模應用。

　　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，具備了芯片設計、流片工藝封裝材料、生產(chǎn)制造、檢測檢驗等全流程服務能力，業(yè)務范圍覆蓋我國34個省級行政區(qū)，累計應用量超過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。