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中國有研科技集團有限公司(原北京有色金屬研究總院,簡稱中國有研)成立于1952年,是中國有色金屬行業(yè)綜合實力雄厚的研究開發(fā)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育機構(gòu),是國資委直管的中央企業(yè)。總資產(chǎn)超過110億元,擁有包括4名兩院院士在內(nèi)的職工4,100余人。總部位于北京市北三環(huán)中路,在北京市昌平區(qū)-順義區(qū)-懷柔區(qū)、河北燕郊-廊坊-雄安、山東德州-青島-威海-樂陵、安徽合肥、福建廈門、上海、四川樂山、重慶...

1978年我國恢復(fù)研究生招生制度,我院即成立了研究生工作小組,開始招收碩士研究生。1981年開始招收博士研究生。1985年成立北京有色金屬研究總院研究生部。

現(xiàn)有兩個一級博士、碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科:材料科學(xué)與工程、冶金工程,另有分析化學(xué)、礦物加工工程兩個碩士學(xué)位授權(quán)點,具有材料科學(xué)與工程、冶金工程兩個博士后科研流動站,并與多家企業(yè)聯(lián)合建立博士后工作站。

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有研電子束裝備助力中國“芯”發(fā)展

作者: 發(fā)布日期:2022-10-11

高純金屬靶材是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)制備中的核心材料,其質(zhì)量和純度對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的后續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量起著關(guān)鍵作用,主要金屬靶材材料如鈦、鉭、銅、鈮等的高純提純主要依靠電子束熔煉技術(shù)來實現(xiàn)。

有研電子束裝備

有研集團全資子公司——有研工程技術(shù)研究院有限公司自主研發(fā)的大功率電子束熔煉爐是鈦、鉭、銅、鈮等半導(dǎo)體核心材料及航空航天、核工業(yè)用高端材料制備提純的關(guān)鍵裝備,也是我國的重大短板裝備之一。

電子束熔煉是在高真空環(huán)境下利用高能量密度的電子束進行轟擊,將電子束的動能轉(zhuǎn)化成熱能使原料熔化的技術(shù)。電子束熔煉爐熔池的維持時間、溫度及溫度分布的自主可控可以有效地避免金屬液被耐火材料污染。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對高純材料的需求量越來越多,常規(guī)的冶煉方法已很難滿足要求。真空電子束熔煉對于難熔金屬而言是一種有效的提純方法,特別是對于在冶煉溫度下具有較低蒸汽壓的金屬和合金。

創(chuàng)業(yè)求實 創(chuàng)新致遠

二十世紀五十年代,隨著第三次科技革命的興起,高熔點金屬與合金逐步成為原子能、航空、電子等尖端技術(shù)發(fā)展的重要材料。世界各國特別是歐美等國家都轉(zhuǎn)向采用電子束熔煉方法研制高熔點金屬材料。當時,國家急需大量的高純鉭鈮、鋯、鉿等難熔金屬材料,但是采用傳統(tǒng)方法卻難以制出高純難熔金屬。

1959年,有研集團的先輩們開始組織設(shè)計研制60kW雙環(huán)狀槍電子束轟擊爐,并于六十年代初研制成功。這也是全國首臺環(huán)狀60kW電子束爐,為研究高熔點金屬提供了重要手段,填補了國內(nèi)空白。這臺電子束爐也熔煉出當時我國直徑最大的鈮錠(80毫米)和鉭錠(50毫米)。

此后,為了解決環(huán)狀電子槍的技術(shù)不足,有研集團的先輩們創(chuàng)新性地改進了電子槍技術(shù),研制出功率更高的電磁聚焦電子束爐,獨立自主地設(shè)計出進料和拖錠機構(gòu),為當時三線工廠提高生產(chǎn)率作出了重要貢獻。1978年,超高真空電子束區(qū)域熔煉爐獲全國科學(xué)大會獎。1989年,電子轟擊爐的電子槍和給料裝置獲得國家實用新型發(fā)明專利。

進入二十一世紀,有研工研院進一步加大設(shè)備開發(fā)力度,陸續(xù)開發(fā)出系列產(chǎn)品:

2003年研制成功200kW電子束熔煉爐;

2005年研制成功250kW電子束熔煉爐;

2009年研制成功300kW電子束熔煉爐;

2010年研制成功600kW電子束熔煉爐和多槍大功率電子束冷床爐;

2015年研制成功IGBT高壓電源;

2020年研制成功單槍最大功率800kW電子束熔煉爐并投入使用。

在大功率電子束熔煉設(shè)備的研制及制造技術(shù)方面,有研工研院研制的大功率電子槍具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平,獲省部級一等獎2項、三等獎1項,獲授權(quán)專利100余項。

引領(lǐng)高純金屬精煉

有研工研院成功研制出單電子槍功率最大800kW、電子束總功率達3200kW的電子束熔煉提純裝備,產(chǎn)品覆蓋電子束熔煉爐、冷床爐、區(qū)熔爐等,為國內(nèi)從事難熔、高純金屬研發(fā)生產(chǎn)的高校、科研院所以及企業(yè)累計提供70余臺套電子束熔煉裝備。除適用于難熔金屬外,也廣泛應(yīng)用于銅、稀土等元素提純。

2009年,有研工研院為金川集團提供300kW高純銅用電子束熔煉爐,成功生產(chǎn)出直徑80mm、長度500mm、含銅量達99.9999%、重量25kg的超純銅錠,電子束爐煉銅技術(shù)的成功,標志著我國從此有了自己的高純、超高純銅。

2011年以來,有研工研院為有研億金、有研稀土、江豐電子等企業(yè)提供了超高純金屬濺射靶材用電子束爐,其生產(chǎn)的超高純材料雜質(zhì)元素含量小于十萬分之一。用于生產(chǎn)半導(dǎo)體濺射靶材高純金屬的電子束熔煉爐曾登上央視頻道紀錄片《大國重器》。

助力中國“芯’發(fā)展

2021年,有研工研院設(shè)計制造的GREB2800大型電子束熔煉爐在麗水成功“點火開爐”,助力我國第一個電子級超大規(guī)模集成電路制造用超高純鉭材料產(chǎn)業(yè)基地的誕生。鉭金屬是國家重要的戰(zhàn)略資源,是超大規(guī)模集成電路制造中不可或缺的關(guān)鍵性材料。全球應(yīng)用于高端芯片制造用超高純鉭材技術(shù)被美國和日本兩家公司壟斷,有研工研院自主研發(fā)的單槍功率達到800kW的大功率電子束熔煉爐,同時也是目前國內(nèi)單槍功率最大的電子束熔煉爐,實現(xiàn)了我國超高純鉭材料制備用大功率電子束熔煉爐的完全國產(chǎn)化,將結(jié)束我國高端芯片制造用超高純鉭材長期依賴進口的局面,填補了該領(lǐng)域空白,為解決集成電路制造用材料的國產(chǎn)化提供了有力支撐,為中國“芯”發(fā)展進入新篇章貢獻力量。

有研工研院將繼往開來,為解決我國有色金屬高端制造加工短板裝備攻堅克難,提供一批有色金屬高端制造加工裝備原創(chuàng)技術(shù),培育一批有色金屬高端制造加工裝備設(shè)計制造人才。在“十四五”新征程上,有研工研院將繼續(xù)面向國家重大需求,為我國半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展貢獻自己的綿薄之力!

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