高效太阳能单晶切片智能化工厂

　　天津北方网讯：出示身份证、电子录入信息、拍照存档，进入天津中环半导体股份有限公司（以下简称“中环股份”）大门的这一套登记制度让记者感受到了企业的智能化管理。

　　推开生产车间的大门，穿过通道，分隔在不同区域内的工人各自忙碌着。身边，一位工人推着小车将单晶棒材料运送进来。单晶棒经过自动化方式粘贴在料座上，等待晾干。眼前一排排已经粘好的单晶棒，正等待着被再次运走。 

　　中环股份智能制造提速

　　“10年前，我在一线工作的时候，全靠手搬。”天津市环欧半导体材料技术有限公司是中环股份的全资子公司，质量部部长辛超告诉记者，“一根单晶棒就几十斤，再加上料座，将近一百斤的重量要靠人搬上搬下进行粘贴，每个人一个班要搬运四五十根，没个好体格可干不了这个活儿。” 

　　2016年，中环股份完成了国内该行业的第一台自动粘棒机研制，企业的自动化粘棒正式投产，这才有了眼前这座新厂房，也让工人们告别了手工粘贴。

　　说话间，记者跟着辛超来到下一个操作间，粘好料座的单晶棒等待着进入线切工序。

　　一排金刚线一刀下去，一个单晶棒被切成了若干片，再运送到一个大水槽里进行脱胶清洗。这时候，自动机械手臂直接将单晶片从清洗槽中取出，放到了自动化检验的机器上，隐裂、崩边、缺口全部由机器一眼分辨。

　　10年前，几十人站在一条检验线上，人人一副“火眼金睛”。而如今，五六个人就解决了。“一个班12小时，埋头一片一片检查，一天下来头晕眼花，一个人最多也就能检查2000片。”辛超说，那时候得颈椎病的人可不少，快成职业病了。现在的工厂里，一台自动检测机器就能实现6万片的检测，不仅能检测缺陷，还能分门别类地分档。

　　虽然自动粘棒机从诞生到现在只有3年时间，但中环股份智能制造的步子迈得很快，不断完善智慧化工厂运行模式。全球第一的太阳能单晶切片智慧化工厂正在塘沽热火朝天地兴建着，预计将于今年6月底完成厂房建设，年底实现试生产。 

　　新工厂到底有多“智慧”

　　智慧化切片工厂塘沽项目组自动工艺组副组长姜秀峰透露：“现场工人的搬运等重体力劳动，完全由自动化设备替代了。通过先进的管理系统匹配，原来人为的检验信息全都由大数据信息实现自动判别。排序、派工、每台自动化设备在某一时间到某地去做什么，都是自动完成的。” 

　　这种智能化的转变对于一个生产型企业来说，意味着生产效率明显提高、人员成本大幅降低、工作环境得到改善。

　　姜秀峰说：“将来自动运输和粘贴都不需要人工搬运。小车会把物料直接送到线切机，自动实现物料的上料和下料。实现自动取片，放到弹夹里，再运送到下一工序。”

　　智慧切片工厂从厂房到动力配套，再到整个工艺流程，涵盖了智能物流、智能仓储、工业自动化、信息化等多方面的智能制造。

　　自动化、少人化、高效化，这是企业始终追求的目标。中环股份副总工程师张雪囡说：“通过智能管理系统、智能物流、智能仓储及自动生产设备有机结合，使智能化装备贯穿全工艺流程，让生产效率提高4至5倍，操作工人可以减少到原来的30％，不仅可以让员工更轻松地去工作，而且薪水更高。” 

　　一枚“晶片”的闯关路

　　不过，硬件设备可以借助AI，软件技术的研发可就完全靠“啃”硬骨头的精神了。

　　天津中环半导体股份有限公司成立于1999年，前身为1969年组建的天津市第三半导体器件厂和1958年成立的天津市半导体材料厂，2004年完成了股份制改造。一路走过来，对于企业产品的精准判断和持之以恒的不懈追求，让企业在经历了几轮行业洗牌后，仍然占据着国内行业龙头的位置。

　　2011年，中环股份拉出了国内第1颗8英寸区熔硅单晶，这是让全中国人骄傲和自豪的事情。

　　“媳妇给我生儿子，我都没这么兴奋！”回忆起那个凌晨5点多接到的短信，时任8英寸区熔硅单晶项目组工程师孙健现在还两眼放光。

　　上世纪70年代的时候，区熔硅单晶只有手指一般粗细，而8英寸直径已经达到了200毫米。简单地说，单晶硅片尺寸越大，上面可以做的器件就越多，产出也就越高。直径越大的区熔硅单晶越难以完成，但硅片的大直径化是半导体行业永远的追求。

　　2002年，中环股份已经拉出了6英寸区熔硅单晶，2008年公司开始8英寸区熔硅单晶的预研，首先需要解决的就是拉晶自动化的技术。

　　那时候世界上只有一家企业拉出了8英寸区熔硅单晶，并且技术全部保密。中环股份没有任何外部经验借鉴，也没有文献、专利参考，但他们还是坚持沿着自己的路在走。

　　十几个人的试验团队开始摸着石头过河。

　　“从0长到8英寸，长大过程中需要工作人员不停调整原料加入的速度、单晶生长速度和加热功率等20项参数。”孙健说，在试验过程中，他们遇到了非常多的技术难点，做了很多自主研发工作。“比如自主热场设计，我们特地去建了一个加工中心来完成。”

　　十几个人忘我的工作，加班加点是常态，白天连夜班，困了就睡在车间里。2010年，中环股份自动生长工艺研发完成，为拉出8英寸区熔硅单晶最重要的一步取得了突破。

　　试验仍然夜以继日地进行着。“为了能够不牵扯精力，当时项目组的负责人把一两岁的孩子送回了老家，自己一心扑在了科研上。”孙健说，那时候团队的每个人付出都很多。

　　2011年的那个夜里，孙健和研发团队的其他人接到成功拉出8英寸区熔硅单晶的信息后，纷纷从家中和车间里奔赴实验室共享这份成功的喜悦。

　　在光伏领域单晶硅领域，中环股份也取得了骄人的成绩，生产的N型单晶硅全球市场占有率第一。“我们原来是做半导体材料的，有着60年的历史经验和技术积淀。技术积淀强，我们就可以做到最好。”张雪囡的脸上写满了自信。

　　拥有过硬的技术团队，顺应时代潮流牵手智能化，中环股份正在半导体制造这条路上阔步前行。

　　记者手记

　　在坚持高质量发展的道路上，天津制造业正抢抓以智能科技为核心驱动力的新一轮产业变革机遇，以发展人工智能产业为旗帜、为引领，实现产业发展“弯道超车”“换道超车”。

　　中环股份是天津制造业向智能化转变的缩影。

　　在中环股份，有这么一支朝气蓬勃、精研技术的研发团队。他们为了中国的半导体事业，专心致志、心无旁骛地开展技术攻关、研发制造。同时，中环股份又引入智能制造、机器人技术、人工智能和物联网等概念，通过工业自动化、智能物流、工业大数据平台等建设，加速工业4．0进程。

　　以人工智能为代表的科技革命正在推动世界新一轮产业革命，而以中环股份为代表的天津智能制造，是其中不可或缺的佼佼者。（津云新闻编辑刘颖）