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有机合成工艺研究与开发范例(3篇)

时间: 2025-06-12 栏目:办公范文

有机合成工艺研究与开发范文

关键词:制造业;绿色工艺创新;路径设计;路径选择;问卷调查

中图分类号:F423.2文献标识码:文章编号:

Abstract:Thearticleexploresthestatusofmanufacturinggreenprocessinnovationbyquestionnaireto550largeandmedium-sizedmanufacturingenterprisesinChina.Thearticleunderstandsthesituationofthedegreeofemphasisongreenprocessinnovation,thepurposeandmotivationofgreenprocessinnovation,theinvestmentofpersonnelandfundsofgreenprocessinnovation,thecostandbenefit,thedifficultiesandmeasures,etc.Accordingtothestatus,thearticledesignsthepathsofgreenprocessinnovationfromthedimensionsthatarethedegreeofinnovation,theresourcesandcapacityofinnovation,theguidebodiesoftheinnovation.Thearticlesummarizesanddesignstheradicalinnovationpathsthatareradicalandcumulativeinnovationpath,independent,imitativeandcooperativeinnovationpath,employee-led,entrepreneur-ledandgovernment-ledinnovationpath.Atlast,thearticlepresentsadvicesabouttheinnovationpathsselection.

Keywords:Manufacturingindustry;Greenprocessinnovation;Designofpath;Choiceofpath;Questionnaires

制造业的创新能力是促进制造业发展和保障产业提升的基石。自中国加入WTO后,制造业大而不强、自主创新能力缺乏已成为制约其进一步发展的根本障碍。制造业作为国民经济的支柱产业,一方面创造大量财富同时造成的环境污染等负面影响已直接威胁到人类生存与发展。在低碳经济背景下提升制造业的经济效益、改善生态环境,进行工艺创新尤其是绿色工艺创新成为我国制造业顺应经济发展的必然选择。因此,了解制造业绿色工艺创新现状,总结、设计绿色工艺创新路径是加快培育和提升我国制造业绿色工艺创新能力,推动产业创新体系重构和产业升级的重要战略。

1文献综述

制造业绿色工艺创新是由参与制造业绿色工艺创新活动的各主体通过主体间的互动学习和信息交流促使制造企业在生产工艺流程、加工技术、操作方法、生产设备等方面进行的一系列开发和改良活动[1]。Utterback和Abernathy(1978)设计“A-U”模型将技术创新划分为产品创新和工艺创新两个层面[2]。ThomasCless和KlausRennings(1999)提出绿色工艺创新的决定因素包括技术推动、市场拉动和管制[3]。UrmilaDiwekar(2005)和UrmilaM.Diwekar等(2010)认为绿色工艺设计包括化学和材料选择时期的决策和后期管理的决策[4、5]。毕克新和冯英浚(2002)提出绿色工艺创新是解决企业经济发展与环境恶化的有效方法[6]。

目前学术界对技术创新路径的研究文献比较丰富,主要从宏观(国家)、中观(产业)和微观(企业)三个层面,内涵、类型、模式、选择和评价等角度开展研究。Dosi(1982)从技术轨道的角度解释了技术创新路径,认为这是企业经过经济要素和技术要素的权衡折衷[7]。LinsuKim(1997)认为发展中国家应沿着“引进―消化吸收―创新”的路径进行技术创新[8]。吴晓波和许庆瑞(1995)通过对二次创新动态模型研究,认为发展中国家技术创新路径的发展经历模仿创新、创作型模仿创新和改进型创新[9]。顾晓燕(2014)提出进行科技再创新的前提是具备较强的自主能力[10]。

关于产业技术创新路径选择,Hobday(1995)观察到对于新出现的技术经济范式而言每个国家都是初学者,发展中国家可能跳过过时的技术赶上发达国家[11]。杨志刚和吴贵生(2003)从路径依赖角度对我国通讯设备制造业分析,认为保持技术能力提高途径的多样性是促进产业技术能力提高的最好选择[12]。王卫红(2010)根据广东省装备制造业的现状和问题提出具体的产业技术创新路径选择方案[13]。姜红和陆晓芳(2010)测度技术创新感应度系数和影响力系数并以此为标准将我国42个产业分为四种类型,提出相应的产业创新模式[14]。

综上,作为技术创新组成部分的工艺创新已得到国内外学者的关注,并从影响因素、重要性和时机等角度对其进行研究。技术创新路径的研究范畴涵盖宏观、中观和微观三个层面,其中宏观和微观内容较多,而中观层面较少。近年来学者们对部分地区某制造行业的技术创新路径进行研究,将产业技术创新路径和模式通常作为同一问题分析和处理,并未进行严格区分。关于产业技术创新路径选择的基础,有文献认为取决于技术创新感应度系数和影响力系数、产业创新规模和发展阶段等[14],尚没有文献根据行业创新特征对制造业创新路径选择进行研究。总之,尽管国内外已从产业层面对技术创新路径展开研究,但对制造业绿色工艺创新的研究相对匮乏,对制造业绿色工艺创新路径的研究更是基本空白。本研究拟调查我国制造业绿色工艺创新现状,在总结现状的基础上从不同角度设计绿色工艺创新路径,并提出路径选择的建议。因此,本研究具有重要的理论价值和现实意义。

2制造业绿色工艺创新现状

本研究于2013年11月至2014年5月对北京、上海、广东、浙江、河南、四川、贵州、湖北、天津、山东、辽宁、吉林、黑龙江的制造业共550家大中型企业的研发和中高层管理人员以面谈、电话访谈或电子邮件的形式进行问卷调查。问卷从创新意识、成本、效益和困境等角度,设计了创新重视程度、目的、动机、人员和经费投入、成本和效益、困境和措施等共39道题,其中主观题8道、客观题31道,共128个选项。回收问卷中有效173份、无效21份,回收率为35.27%,涉及的行业有:医药制造、运输设备制造、电气机械和器材制造、通信和其他电子设备制造、仪器仪表制造、废弃资源综合利用、造纸及纸制品、化学原料及化学制品制造、金属制品、农副食品加工、食品制造、饮品制造、通用设备制造和汽车制造。

2.1绿色工艺创新的重视程度

这部分调查包括企业是否重视绿色工艺创新以及重视到何种程度,结果见图1。调查中所有大型企业和75.5%的中型制造企业均设有独立的研发部门,有专门人员从事绿色工艺研发。

2.2绿色工艺创新的目的和动机

本研究将创新动机分为被动和主动,将创新途径分为内部和外部。调查显示51.5%的企业进行绿色工艺创新的目的是在市场中占据领先地位、积极主动创新,48.5%是被动创新。73.34%的领先者进行创新的目的是保持市场地位,26.67%的领先者是被动创新;86.67%的追逐者进行创新的目的是在市场中跨越式前进,10.15%的追逐者是被动创新,3.33%的追逐者是避免市场淘汰。关于绿色工艺创新的开发方式和调查结果见图2。

2.3绿色工艺创新的人员投入

人员投入调查包括企业看法、数量和质量三方面。企业看法通过“企业认为技术人员能力开发对企业绿色工艺创新的重要性”体现,如图3所示。数量方面通过各企业绿色工艺创新人员占职工比重体现,如图4所示。质量方面通过企业对专业技术人员的学历要求体现,调查发现80%的企业要求绿色工艺创新人员为本科以上(含本科)学历。由上述可知我国制造企业对技术人员能力开发比较重视,且绿色工艺创新的人力资源质量状况良好。

2.4绿色工艺创新的经费投入

经费投入的调查主要包含企业对经费投入的看法、投入比重、投入方向和地区差异四方面。看法方面现状如图5所示。投入比重方面,43.3%的企业对绿色工艺创新的经费投入占总收入的20%以下,30.4%占总收入的20%-40%,剩余26.3%占总收入的40%以上。投入方向的结果如图6所示。地区方面的调查发现在黑龙江省的制造企业研发费用投入比重较小,而河北省以南(包括河北省)制造企业的投入占企业每年总收入的10%以上。

2.5绿色工艺创新的成本和效益

关于绿色工艺创新成本,调查发现59.8%的企业认为创新增加了企业成本,其余40.2%则认为降低了企业成本。绿色工艺创新为企业带来的效益包括经济、社会和环境效益。关于其对企业发展重要性,调查发现50.2%认为非常重要,21.2%认为重要,11.5%认为不重要。本问卷利用“提高设备利用率、优化生产流程、提高产品质量”三个指标反映绿色工艺创新为企业提高整体收益,体现其经济效益;利用“减少环境污染”指标反映创新使企业降低生产过程对环境造成的危害,体现其社会和环境效益;利用“降低废品率和节约资源”两个指标体现其经济、社会和环境效益。调查状况如图7所示。

2.6绿色工艺创新的困境和措施

问卷了解到我国制造业在绿色工艺创新方面存在的主要障碍如图8所示,其中较高风险、经费和人员短缺是创新开展面临的主要问题。面对问题企业的主要措施如图9所示,其中最主要是对员工奖励,它对激发员工创新积极性具有重要意义。

调查发现目前制造业对绿色工艺创新缺乏系统认识,由于短期看不到显著效益故缺乏全面开展的动机和积极性,尽管部分企业意识到绿色工艺创新重要性,但活动大多是零星、分散的。制造企业进行绿色工艺创新的目的比较明确,但企业所选择的创新开发方式均较为传统,没有达到预期效果。

制造业已认识到技术人员能力开发对绿色工艺创新的重要性,目前创新的人力资源数量和质量状况良好,但能力有待提高。经费投入有待于提高,且大多集中在技术和设备购买、对人员培训投入偏低;河北省以南地区投入较多。绿色工艺创新的成本和收益并存,在环境改善方面仍需格外重视。

总之,我国制造业绿色工艺创新在实践方面整体还处于起步阶段,创新的途径和模式还没有形成一致的认识,仍需不断探索符合我国国情和制造业产业创新特征的创新路径。

3制造业绿色工艺创新基本路径设计

本文在调查中发现各制造企业的绿色工艺创新现状重点表征了制造业绿色工艺创新三个方面的情况:绿色工艺创新的目的动机和重视程度,创新资源和能力,以及创新引导主体。而现有绿色工艺创新的途径和模式(即创新路径)主要取决于企业在这三方面的比较优势,因而本文根据创新程度、创新资源和能力、创新引导主体这三个维度,总结归纳并设计出不同情景下我国制造业绿色工艺创新的八种基本路径。具体设计思路如图10所示。

3.1基于创新程度的绿色工艺创新路径

本研究调查发现制造企业会根据自身状况选用不同创新程度的创新方式――局部累积型或者突破型,据此本文提出基于创新程度的渐进式绿色工艺创新和激进式绿色工艺创新。

(1)渐进式绿色工艺创新。根据Hermosila(2010)对渐进式创新的界定[15],本文认为渐进式绿色工艺创新的目的是从制造工艺流程的局部入手,细化到每一个小的生产环节,持久地对工艺进行改进、完善,有利于降低创新难度和成本。它需要全员参与并且高度配合,使整个组织适应高频率的动态变化,不断累积创新成果。

(2)激进式绿色工艺创新。相对于渐进式绿色工艺创新,本文认为激进式绿色工艺创新是创造全新的工艺流程、技术或设备,摆脱过去的工艺模仿或全部引进,在若干领域实现工艺水平的突破。该路径的特点为:首先,它多由企业与高等院校或科研研究所合作开发,缩减了企业研发的时间和压力,提高工艺创新的整体效率;其次,它的研发人员对创新产生的商业价值不做单独考虑,从而降低了研发人员的工作难度;最后,它的创新程度较大,其突破性成果有助于使企业在市场中占据领先地位。

3.2基于创新资源和能力的绿色工艺创新路径

根据傅家骥(1998)对技术创新的分类:自主、模仿和合作三种模式[16],本研究在问卷调查中发现11.2%的制造企业选择了自主创新模式;31.1%的制造企业选择合作创新模式;37.7%的制造企业选择模仿创

新模式;20%的制造企业选择了其他的创新模式。因而本文总结提出基于创新资源和能力的自主型、模仿型和合作型绿色工艺创新路径。

(1)自主型绿色工艺创新。这是指企业在响应国家绿色生态的号召下完全依靠自身力量进行节约资源、降低环境污染的工艺研发活动,摆脱从外部引进核心工艺技术和设备等的创新活动方式。进行自主型绿色工艺创新的企业具备雄厚的创新实力与充分的资源和信息,具有大规模的研发团队,对团队中技术研发人员的创新意识与技能要求高,能够对市场环境进行精准的分析和预测,在绿色战略制定方面具有前瞻性。

(2)模仿型绿色工艺创新。根据施培公(1999)对模仿创新的界定[17],本文认为模仿型绿色工艺创新是企业通过模仿他人的先进工艺技术、设备或流程,结合自身特点进行完全模仿或者二次改良的创新活动。其中,完全模仿是对先进绿色工艺的仿造,而二次改良是在引入绿色工艺后,消化吸收、再创新,使之符合企业特点。随着知识产权保护意识的增强和专利制度的完善,要获得效益显著的模仿结果就很不容易。因此,该路径在运作时需有良好的研发团队,并积极与最早创新者进行沟通。

(3)合作型绿色工艺创新。这是指企业为达到自身利益最大化、规避创新风险,联合同类型的制造企业、科研机构或高校等进行绿色工艺研发的交流和资源共享,达到共赢的创新活动。问卷中对“企业进行绿色工艺创新主要是通过内部研究还是依靠外部合作”的调查结果显示31.1%的企业通过外部合作;认为合作研究开发非常重要的企业达40%,重要的33.3%,一般重要的13.3%。可见该路径在目前我国制造业中具有重要意义。该路径可在一定程度上减少企业的竞争和创新压力、节约时间,迅速获取更多创新资源,激发企业创新人员灵感。

3.3基于创新引导主体的绿色工艺创新路径

研究调查发现绿色工艺创新的引导主体有三类:员工、企业家和政府,本文据此设计以下路径。

(1)员工主导的绿色工艺创新。Shalley和Gilson(2004)提出员工创新是员工针对组织的产品、实践、服务或程序产生新颖、有用的想法[18]。员工主导的绿色工艺创新是指员工作为创新主体参与绿色工艺创新活动,制造企业以提高技术人员研发能力为主、开发其他员工的创新能力为辅,激发全体员工的创新积极性,实现全员协同创新[19]。该路径的成本较低,可实现员工和组织的共同成长。

(2)企业家主导的绿色工艺创新。该路径强调企业家在创新战略制定中的强势地位,发挥企业家精神,由企业家决定绿色工艺创新的决策、方向和定位[20]。该路径对企业家的素质能力要求较高,它具有冒险性,风险大小取决于企业家制订绿色工艺创新战略的合理性及企业是否有完善的绿色工艺创新管理制度。因此,“绿色战略”和“绿色工艺创新管理制度”可以是该创新路径的重要体现。本次问卷调查了这两个因素对绿色工艺创新的重要性,43.3%的企业认为绿色战略非常重要,33.3%的企业认为绿色工艺创新管理制度非常重要,可见该路径已得到部分企业注意。

(3)政府主导的绿色工艺创新。绿色工艺创新需投入大量人力、物力和财力,而创新效益未必马上出现,这就需要制造业外部“动力场”中的政府发挥动力机制[21]。调查发现51.5%的企业认为“国家政策支持”非常重要,充分印证了政府在绿色工艺创新中的重要性。该路径是指政府运用制度、政策调控、引导、支持、鼓励企业进行绿色工艺创新活动;具体包括资金动力型支持,如拨款、专项贷款、减免税政策等;引导型支持,分为技术政策和产业政策;保护型支持,分为知识产权保护和关税保护政策。与员工和企业家主导的创新不同,该路径对员工的创新意识要求不高,企业风险相对较小。

4结论和建议

本研究历时半年通过问卷调查我国13个省、市制造行业的绿色工艺创新现状,根据现状从创新程度、创新资源和能力、创新引导主体三个维度,总结并设计出基于创新程度、创新资源和能力、创新引导主体的八种基本创新路径,针对各路径的选择本文提出以下建议。

(1)基于创新程度的绿色工艺创新路径。从前文阐述中发现,渐进式绿色工艺创新适合于相对复杂、成本较高的工艺创新。而对于时间和压力较大、创新产生的商业价值不做单独考虑的工艺创新,适合选择激进式绿色工艺创新路径,便于企业在市场中占据领先位置,为企业发展开辟新的发展领域。

(2)基于创新资源和能力的绿色工艺创新路径。当企业创新资源较少、筹资较困难、技术人员短缺时,可选择模仿型创新路径,以节省创新时间和成本。当企业实力薄弱,设立自己的研发机构和获得技术和市场信息较困难,可选择合作型创新路径,与外部机构建立信息技术沟通平台,鼓励员工积极创新。当制造企业实力较强,拥有优秀研发团队和充分资源、信息时,可选择自主型创新路径。

(3)基于创新引导主体的绿色工艺创新路径。对创新人员投入相对较大或者员工创新能力较高的企业,适合选择员工主导的创新路径,通过各部门员工之间的良好沟通共同实现组织目标。当企业领导具有很强的冒险和企业家精神、能够对市场进行精准预测,或者企业拥有良好绿色战略、绿色创新管理制度完备,可选择企业家主导的创新路径。对创新资金匮乏的中、小规模企业,或常常被动创新的企业,可依靠政府支持,选择政府主导的创新路径,为企业绿色工艺创新开拓新的发展契机。

本文仍存在以下局限性:第一,由于工艺创新是制造企业的敏感话题,多涉及企业机密,加之对“绿色工艺创新”这一研究意义不甚了解,许多企业对调查持排斥态度,调研阻力异常巨大,导致问卷的低回收率,进而约束了研究理论的实用范围。第二,不同行业由于其发展背景、产品特点、工艺特征等决定其创新方式的侧重点各不相同,对于绿色工艺创新的路径选择存在一定的差异。根据各制造行业创新方式的侧重点对制造业分类并研究其路径选择是我们后续研究要做的工作。

参考文献

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[19]谢章澍,杨志蓉,许庆瑞.企业全员创新及其组织机制研究[J].研究与发展管理,2006,17(5):7-13.

有机合成工艺研究与开发范文篇2

1MPW服务概述

1.1什么是MPW服务

在集成电路开发阶段,为了检验开发是否成功,必须进行工程流片。通常流片时至少需要6~12片晶圆片,制造出的芯片达上千片,远远超出设计检验要求;一旦设计存在问题,就会造成芯片大量报废,而且一次流片费用也不是中小企业和研究单位所能承受的。多项目晶圆MPW(Multi-ProjectWafer)就是将多个相同工艺的集成电路设计在同一个晶圆片上流片,流片后每个设计项目可获得数十个芯片样品,既能满足实验需要,所需实验费用也由参与MPW流片的所有项目分摊,大大降低了中小企业介入集成电路设计的门槛。

1.2MPW的需求与背景

上世纪80年代后,集成电路加工技术飞速发展,集成电路设计成了IC产业的瓶颈,迫切要求集成电路设计跟上加工技术;随着集成电路应用的普及,集成知识越来越复杂,并向系统靠近,迫切要求系统设计人员参与集成电路设计;为了全面提升电子产品的品质与缩短开发周期,许多整机公司和研究机构纷纷从事集成电路设计。因此,大面积、多角度培养集成电路设计人才迫在眉睫,而集成电路设计的巨额费用成为重要制约因素。

实施MPW技术服务必须有强有力的服务机构、设计部门和IC生产线。

1.3MPW服务机构的任务

①建立IC设计与电路系统设计之间的简便接口,以便于系统设计人员能够直接使用各种先进的集成电路加工技术实现其设计构想,并以最快的速度转化成实际样品。

②组织多项目流片,大幅度减少IC设计、加工费用。

③不断扩大服务范围:从提供设计环境、承担部分设计,到承担全部设计、样片生产,以帮助集成电路用户或开发方完成设计项目。

④帮助中小企业实现小批量集成电路的委托设计、生产任务。

⑤支持与促进学校集成电路的设计与人才培养。

1.4MPW技术简介

(1)项目启动阶段

MPW组织者首先根据市场需要,确定每次流片的技术参数、IC工艺参数、电路类型、芯片尺寸等。设计时的工艺文件:工艺文件由MPW组织者向Foundry(代工厂)索取,然后再由设计单位向MPW组织者索取。提交工艺文件时,双方都要签署保密协议。

(2)IP核的使用

参加MPW的项目可使用组织者或Foundry提供的IP核,其中软核在设计时提供,硬核在数据汇总到MPW组织者或Foundry处理后再进行嵌入。

(3)设计验证

所有参加MPW的项目汇总到组织者后,由组织者负责对设计的再次验证。验证成功后,由MPW组织者将所有项目版图综合成最终版图交掩膜版制版厂,开始流片过程。

(4)流片收费

每个项目芯片价格按所占Block的大小而非芯片实际大小计算。流片完成后,MPW组织者向每个项目提供10~20片裸片。需封装、测试则另收费。

2国外MPW公共技术平台与公共技术服务状况

(1)MPW服务机构创意

1980年,美国防部军用先进研究项目管理局(DARPA)建立了非赢利的MPW加工服务机构,即MOS电路设计的实现服务机构MOSIS(MOSImplementationSystem)服务机构,为其下属研究部门所设计的各种集成电路寻找一种费用低廉的样品制作途径。MPW服务机构与方式的思路应运而生。加工服务内容:从初期的晶圆加工到后续增加的封装、测试、芯片设计。

(2)MOSIS机构的发展

考虑到MPW服务的技术性,1981年MOSIS委托南加州大学管理。在IC产业剧烈的国际竞争环境下,培养集成电路设计人才迫在眉睫。1985年,美国国家科学基金会NSF支持MOSIS,并和DARPA达成协议,将MPW服务对象扩大到各大学的VLSI设计的教学活动;1986年以后在产业界的支持下,将MPW服务扩大到产业部门尤其是中小型IC设计企业;1995年以后,MOSIS开始为国外的大学、研究机构以及商业部门服务。服务收费:国内大学教学服务免费,公司服务收费,国外大学优惠条件收费,国外公司收费较国内公司要高。

(3)其它国家的MPW服务机构

法国:1981年建立了CMP(CircuitMultiProjects)服务机构,发展迅速,规模与MOSIS接近,对国外服务也十分热心。1981年至今,已为60个国家的400个研究机构和130家大学提供了服务,超过2500个课题参加了流片。1990年以前,CMP的服务对象主要是大学与研究所,1990年开始为中小企业提供小批量生产的MPW服务。由于小批量客户的不断增加,2001年的利润比2000年增加了30%。

欧盟:欧盟于1995年建立了有许多设计公司加盟的EUROPRACTICE的MPW服务机构,旨在向欧洲各公司提供先进的ASIC、多芯片模块(MCM)和SoC解决方案,以提高它们在全球市场的竞争地位。EUROPRACTICE采取了"一步到位解决方案"的服务方式,用户只要与任何一家加盟EUROPRACTICE的设计公司联系,就可以由该公司负责与CAD厂商、单元库公司、代工厂、封装公司和测试公司联系处理全部服务事项。

加拿大:1984年成立了政府与工业界支持的非赢利性MPW服务机构CMC(CanadianMicroelectronicsCorporation)联盟,是加拿大微电子战略联盟(StrategicMicroelectronicsConsortium)的一部分。目前,CMC的成员包括44所大学和25家企业。CMC的服务包括:提供设计方法和其它产品服务,提高成员的设计水平;提供先进的制造工艺,确保客户的设计质量;提供技术及工艺的培训。

日本:1996年依托东京大学建立了VLSI设计与教育中心VDEC(VLSIDesignandEducationCenter),开展MPC(Multi-ProjectChip)服务。VDEC的目标是不断提高日本高校VLSI设计课程教育水平和集成电路制造的支持力度。2001年,共有43所大学的99位教授或研究小组通过VDEC的服务,完成了335个芯片的设计与制造。VDEC与主要EDA供应商都签有协议,每个EDA工具都拥有500~1000个license;需要时,这些license都可向最终用户开放。VDEC还对外提供第三方IP的使用,同时,VDEC本身也在从事IP研究。

韩国:1995年,在韩国先进科学技术研究院(KoreaAdvancedInstituteofScienceandTechnology)内建立了集成电路设计教育中心IDEC(ICDesignEducationCenter)。

可以看出,世界各先进国家都认识到IC产业在未来世界经济发展中的重要地位,在IC加工技术发展到一定阶段后,抓住了IC产业飞速发展的关键;在IC应用层面上普及IC设计技术和大力降低IC设计、制造费用,并及时建立有效的MPW服务机构,使IC产业进入了飞速发展期。纵观各国MPW服务机构不尽相同,但都具有以下特点:

①政府与产业界支持的非赢利机构;

②开放性机构,主要为高等学校、研究机构、中小企业服务;

③提供先进的IC设计与制造技术,保证设计出的芯片具有先进性与商业价值;

④提供IC设计与制造技术的全程服务。

3我国MPW现状

我国大陆地区从上世纪80年代后半期开始进入MPW加工服务,从早期利用国外的MPW加工服务机构到民间微电子设计、加工的相关企业、学校联合的MPW服务,到近期政府、企业介入后的MPW公共服务体系的建设,开始显露了较好的发展势头。

3.1与国外MPW加工服务机构合作

1986年,北京华大与武汉邮科院合作利用德国的服务机构,免费进行了光纤二、三次群芯片组的样品制作,使武汉邮科院的通信产品得以更新换代。此后,上海交大、复旦、南京东南大学、北京大学、清华大学、哈尔滨工业大学都从国外的MPW加工服务中获益匪浅。东南大学利用美国MOSIS机构的MPW加工服务,采用0.25和0.35ìm的模数混合电路工艺进行了射频和高速电路的实验流片。

在与国外MPW服务机构的合作方面,东南大学射频与光电子集成电路研究所取得显著成果。建所初期就与美国MOSIS、法国CMP建立合作关系。1998年以境外教育机构身份正式加入MOSIS,同年,利用MOSIS提供的台湾半导体公司的CMOS工艺设计规则、模型及设计资料开发了基于Cadence软件设计环境的高速、射频集成电路,完成了5批0.35ìm、3批0.25ìmCMOS工艺共40多个电路的设计与制造,取得了许多国内领先、世界先进水平成果。2000年东南大学射光所还与法国的CMP组织正式签订了合作协议。

为了推动大陆的MPW服务,射光所从2000年开始利用美国MOSIS机构为国内客户服务,建立了MPW服务网页,向公众及时流片时间及加入MPW的流程和手续。2001年,射光所通过MOSIS利用TSMC的0.35和0.25ìmCMOS工艺为清华大学、信息产业部第13所、南通工学院完成了3批10多个芯片的设计制造。目前,10多个高校、研究机构、企业成为射光所MPW成员。

3.2高校、企业、研究机构合作实现MPW服务

90年代,上海复旦大学开始着手建立国内MPW加工服务机构;1995年,无锡上华微电子公司开始承担MPW加工服务,并于1996年组织了第一次MPW流片;1997年至1999年在上海市政府的支持下,连续组织了6次MPW流片,参加项目有82个;2000年受国家火炬计划、上海集成电路设计产业化基地、上海市科委及上海集成电路设计研究中心委托又组织了3次35个项目的MPW流片。清华大学与无锡上华合作,针对上华工艺,开发了0.6ìm单元库,开始了MPW加工服务,并将校内的工艺线用于MPW加工服务。近年来,在863VLSI重大项目规划指引下,在上海、北京、深圳、杭州等地陆续成立了集成电路产业化基地,进一步推动了MPW加工服务的开展。清华大学从2000年开始,利用上华0.6ìmCMOS工艺为本校以及浙江大学、合肥工业大学组织了4次MPW流片,总共实现了106项设计;上海集成电路设计研究中心与复旦大学,于2001年利用上华1.0和0.6ìmCMOS工艺和TSMC的0.3ìmCMOS工艺,为产业界、教育界进行了8次MPW流片,实现了109个设计项目。

随着中国半导体工业飞速发展,将会在更多的先进工艺生产线为MPW提供加工服务,许多境外的半导体公司也在积极支持我国的MPW加工服务。随着上海、北京多条具有国际先进水平的深亚微米CMOS工艺线的建成,部级的MPW计划会得到飞速发展。

3.3台湾地区的MPW加工服务

1992年在台湾科学委员会的支持下,成立了集成电路设计和系统设计研究中心CIC。其目的是对大专院校的集成电路/系统设计提供MPW服务,对集成电路/系统设计人员进行培训,并推动产业界与学院的合作研究项目。到目前为止,CIC已为超过100家的台湾院校提供了MPW服务,总计有3909个IC项目流片成功,其中,76家大专院校有3423项,40多家研究所和产业界有486项。在EDA工具方面,有多家的IC/SYSTEM设计工具已运用在MPW的设计流程中。到目前为止,已有91家大专院校安装了14100多个EDA工具的许可证,另外,0.6ìm1P3MCMOS、0.35ìm1P4MCMOS、0.25ìm1P5MCMOS和0.18ìm1P6MCMOS的标准单元库已开始使用。除了常规MPW服务,CIC还向大专院校提供培训:2001年有7000人次,每年还有2次为产业界提供的高级培训。

台湾积体电路制造股份公司(台积公司:TSMC)从1998年提供MPW服务,成为全球IC设计的重要伙伴。2000年以来台积公司提供了100多次MPW服务,并完成了1000个以上IC芯片项目的研制。目前,台积公司已分别与上海集成电路设计研究中心、北京大学微处理器研究开发中心合作,提供MPW服务。

4我国大陆地区MPW服务基地的建设

由于大陆地区原有微电子研究机构的历史配置,在进入基于MPW服务方式后,这些研究机构先后都介入了IC设计的MPW服务领域,并开始建立相应的MPW服务基地。

4.1上海复旦大学与集成电路设计研究中心(ICC)

上海复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室在上海市政府支持下,于1997年成立了"上海集成电路设计教育服务中心"。主要任务是IC设计人才培养和组织MPW服务。1997~1999年组织了6次MPW流片。2000~2001年上海市科委设立"上海多项目晶圆支援计划",把开展MPW列为国家集成电路设计上海产业化基地的重点工作。在市科委组织下,复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室与ICC实现强强联合,面向全国,于2000年组织了3次、2001年组织了5次MPW流片。ICC于2001年底正式与TSMC达成合作协议,开展0.35ìmMPW流片服务。2002年与中芯国际集成电路制造(上海)有限公司(SMIC)合作推出本土0.35ìm及以下工艺的MPW流片服务。从ICC设立的网站(icc.sh.cn)可了解MPW最新动态和几乎所有的MPW服务信息。

4.2南京东南大学射频与光电子集成电路研究所

1998年,南京东南大学射光所以境外教育机构的身份正式加入美国MOSIS,并签订有关协议,由此可获得多种工艺流片服务。2000年5月与法国的CMP签订了合作协议。1999年底受教育部委托,举办了"无生产线集成电路设计技术"高级研讨班。从2000年开始建立了MPW服务网页,通过网页向公众公布流片时间及加入MPW的流程和手续,目前,高速数字射频和光电芯片测试系统已开始运行,准备为全国超高速数字、射频和光电芯片研究提供技术支持,有许多高校、研究单位、公司已成为射光所MPW成员。

4.3国家集成电路设计产业化(北京)基地MPW加工服务中心

在北京市政府的支持与直接参与下建立了"北京集成电路设计园有限责任公司"。正在建设中的国家集成电路设计产业化(北京)基地MPW加工服务中心由北京华兴微电子有限公司为承担单位,联合清华大学、北京大学共同建设。

4.4北方微电子产业基地TSMCMPW技术服务中心

有机合成工艺研究与开发范文

关键词:开发技术煤炭工艺煤炭

一、煤炭开采的主要形式

(一)井下采煤

井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采,每一水平又分为若干采区,先在第一水平依次开采各采区煤层,采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时,先将煤层划分为几个盘区,立井于井田中心到达煤层后,先采靠近井筒的盘区,再采较远的盘区。

按落煤技术方法,地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种,前二者称为旱采,后者称为水采,我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法,以前者为主。壁式采煤法工作面长,一般100~200m,可以容纳功率大,生产能力高的采煤机械,因而产量大,效率高。柱式采煤法工作面短,一般6~30m,由于工作面短,顶板易维护,从而减少了支护费用,主要缺点是回采率低。

(二)露天采煤

移走煤层上覆的岩石及覆盖物,使煤敞露地表而进行开采称为露天开采,其中移去土岩的过程称为剥离,采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层,自上而下逐层开采,在空间上形成阶梯状。

其主要生产环节:首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎,然后用采掘设备将岩煤由整体中采出,并装入运输设备,运往指定地点,将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场;将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。

主要优缺点

优点为生产空间不受限制,可采用大型机械设备,矿山规模大,劳动效率高,生产成本低,建设速度快。另外,资源回采率可达90%以上,资源利用合理,而且劳动条件好,安全有保证,死亡率仅为地下采煤的1/30左右。

主要缺点是占用土地多,会造成一定的环境污染,而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面,对煤赋存条件要求较严,只宜在埋藏浅,煤层厚度大的矿区采用。

二、采煤方法与工艺

在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高,急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间,主要方向是改善作业条件,提高单产和机械化水平。

(一)开采技术

开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。

(二)解决难题

开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”,主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术,研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术,主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收率,且基本顶能按一定步距垮落,既有利于顶煤破碎,又保证工作面的安全生产。

硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术,包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆理技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收率。

顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术,研制既有利于顶煤破碎和顶板控制,又有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部输送机能力。

两硬条件下放顶煤开采快速推进技术,研究合适的综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤时间,提高工作面的推进度,实现高产高效。5~5.5m宽煤巷锚杆支护技术,通过宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用,有利于综采配套设备的大功率和重型化,有助于连续采煤机的应用,促进工作面的高产高效。

(三)缓倾斜薄煤层长壁开采

主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。

三、主要的开采技术

(一)深矿井开采技术

深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。

(二)“三下”采煤技术

提高数值模拟计算和相似材料模拟等,深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律,研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数,发展沉降控制理念和关键技术,包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术,村庄房屋加固改造重建技术,适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计,工艺参数优化和装备,提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。

(三)优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术

改进、完善现有采煤方法和开采布置,以实现开采效益最大化为目标,研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统,实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。

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