产品概述：

集成电路是国家的战略性基础产业，关乎国计民生及国防安全，对国民经济发展至关重要，在集成电路制造过程中，温度控制贯穿着制造的各个核心工艺，集成电路专用温控装置长期被美日企业垄断，成为制约我国高端芯片自主化的“卡脖子”环节，开发自主可控的专用温控装置迫在眉睫。

京仪针对包括3D NAND、逻辑电路集成电路制造、DRAM集成电路制造刻蚀、薄膜等国际前沿工艺制程研发及量产的急迫需要，研发集成电路专用温控装置（Chiller）并实现产业化。本项目研发的温控装置系列产品,温度控制范围可达到-120℃到+155℃,温控精度达到±0.5℃范围内，具有低液位报警、加热器及压缩机过热报警等硬软件安全互锁系统；采用变频控制及先进控制算法，降耗提效，设计符合国际半导体设备材料产业协会（SEMI） S2、F47、S23等一系列国际标准。产品满足集成电路制造厂的气体排放及设备环保要求。

集成电路专用温控装置由制冷系统、循环系统及控制系统组成，制冷上采用回热循环、两级复叠制冷技术、自复叠技术等进行制冷系统的设计开发，满足从-120℃至+155℃的不同系统原理。-20℃以上温度区间采用单级压缩制冷系统及热交换原理； -40℃主要采用喷液技术、回热循环技术及变频控制技术，降低压缩机压比，进行排气温度控制，降低蒸发温度；-60℃采用两级复叠制冷技术及无油润滑技术，采用两种制冷剂独立循环，通过蒸发冷凝器串联，达到低温；-100℃及-120℃低温采用多级复叠及自复叠技术，多种制冷剂逐级降温或混合工质循环，通过多次分凝或精馏达到最低温度。

开发温控装置核心难点在于极端工况要求，需在宽温区内实现高精密控温；多工艺适配挑战，需满足刻蚀、薄膜沉积、离子注入等核心工艺的温控需求；能耗瓶颈，在超大负载2～50kW变化工况下兼顾精准控温与低能耗需求。通过近10年的温控设备开发及应用实践积累，开展了一系列技术创新。

1）提出集成电路专用温控设备智能温控算法，实现对宽温区工艺温度的快速高精密控制。针对多变量、非线性、时滞、大惯性的特点，以及集成电路制造过程中等离子体瞬间加载、卸载引起温度剧烈变化的特性，研发了“前馈-串级模糊PID”等智能温控算法，实现对宽温区工艺温度的快速高精密控制，温度控制精度由±1℃提升至±0.5℃。

2）发明了单级制冷及复叠制冷温控方案，研制了系列产品，实现了在不同先进工艺制程的应用。宽温区复叠制冷技术，解决低温工况稳定运行难题，兼顾高温运行及快速变化温度难题。

3）创立了冷热兼容的温度控制方法及节能控制方法，实现高精度控制及节能控制。通过节能控制算法实时优化制冷功耗，采用压缩机热气控制及冷却水预冷控制方式，提高温度控制精度的同时实现节能控制。综合能耗制冷性能系数（COP）>1.0，超过竞争对手。

性能特点：

集成电路专用温控装置技术成果经过集成电路先进制程工艺的大量验证，已实现达到-80℃至+155℃产品的批量应用，温控精度±0.5℃，产品性能经中国工程院院士沈昌祥等专家评价整体达到了国际先进水平，其中在温控精度、制冷能力方面达到了国际领先水平。

集成电路专用温控装置根据主工艺设备温控需求，分为压缩机型和热交换器型两大类；根据温度范围可以分为高温、常规温度、低温及超低温机型；根据控温通道数可以分为单通道、双通道、三通道甚至四通道和五通道；根据产品应用工艺制程可以分为应用于蚀刻、化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械抛光、离子注入等不同工艺的对应产品；根据特殊的先进工艺控制需求有满足切换控温和混合控温的温控装置。整体温控范围达到-120℃~+155℃，带载温控精度±0.5℃，制冷能力最大达到200kW以上。具有集成电路专用温控装置制冷控制技术、精密控温技术、节能技术三大核心技术，产品能够完全替代进口产品。

适用领域：

集成电路专用温控装置适用于集成电路制造领域，用于在制程中对反应腔进行温度控制，主要应用于 12 英寸晶圆前道刻蚀、化学气相沉积等工艺，批量应用于逻辑芯片 90nm～14nm，64 层～192 层 3D NAND 存储芯片等各种工艺需求，适配泛林半导体、东京电子、应用材料、中微公司、北方华创、屹唐股份等设备公司的主工艺设备。成果批量应用于中芯国际、华力集团、长江存储、英特尔等全国主要12英寸产线，累计销售超过10000台，创造经济效益超过22亿元。项目参与起草国家标准GB/T42381.63《数据质量管理：过程测量》及团体标准T/CIET 1127《半导体工艺用氟化液-全氟聚醚和氢氟醚》。产品市场占有率39.62%，国内第一，支撑了我国高端芯片制造，保障28nm及以下逻辑芯片，192层及以上存储芯片量产。为国内高端集成电路制造的产业安全提供了有力支撑，为“中国芯”的健康发展并走向世界奠定了坚实的基础。

推荐理由：

集成电路是国家的战略性基础产业，关乎着国计民生及国防安全。在集成电路制造过程中，温度控制贯穿着整个集成电路制造的各个核心关键工艺，集成电路专用温控装置是集成电路制造领域不可或缺的重要关键设备之一。

集成电路专用温控装置是一个多变量、非线性、时滞、大惯性的复杂系统，集成电路制造过程中刻蚀等离子体瞬间加载、卸载将引起温度剧烈的变化，采用传统控制方法难以满足控制要求，根据这一特性提出了前馈-串级模糊PID 控制算法，实现了对宽温区刻蚀工艺温度的快速高精密控制；提出并建立了兼容制冷和热泵的桥式双向温控方案、复叠制冷温控方案，实现了集成电路领域工艺制程的应用；提出了冷热兼容的温度控制技术，可以适用于压缩机制冷及冷却水降温两种温控设备，显著提高了温控控制精度及响应速度。项目经过科技评价整体技术达到国际先进水平，其中温控精度、制冷能力方面处于国际领先水平。

集成电路专用温控装置已经通过中芯国际、长江存储、英特尔、上海华力、华虹、合肥长鑫等公司严格的测试验证，并进行了广泛应用，解决了集成电路制造领域高端温控装置的“卡脖子”难题，为我国集成电路产业健康良性发展做出了突出贡献。