電網頭條：電力芯片大規模國產化替代，讓能源飯碗端得更牢
來源：電網頭條 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，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”能源安全新戰略，以科技創新引領電網高質量發展、保障高水平安全，強化數字化智能化技術與電網業務深度融合，提升關鍵零部件國產化替代水平，書寫高水平科技自立自強的電力篇章。
鑄造工業最強芯，為電網發展注入智慧“芯”力量。電網頭條特別策劃“超級電網里的中國芯”系列報道，帶您一起探尋我國電力芯片的自主創新之路。今天推出第3篇——電力芯片大規模國產化替代，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，國家電網公司持續強化能源技術革命，加強技術研發，搶占電力科技最前沿、制高點，積極鍛造能源電力國家戰略科技力量，堅決端牢能源飯碗。
電力芯片，作為新型電力系統中實現電網數字化、智能化轉型的關鍵元件，如今，不僅實現了自主可控、大規模國產化替代，還達到了國際領先水平，為我國新型電力系統建設注入了智慧“芯”力量。
芯片大規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的基本單元，但對新型電網的安全穩定運行至關重要。
在過去，我國電力系統關鍵設備，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，實現了國產電力芯片諸多領域“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，工業級芯片追求的則是極致可靠和安全穩定。
電力系統是世界上最復雜的工業控制系統和網絡之一。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、惡劣的環境條件下，實現7×24小時全天無間斷、穩定運行15年甚至20多年，是一道闖關必答題。
一顆工業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，國網智芯公司芯片研發團隊歷時多年，踏遍祖國大江南北，深入應用現場采集數據，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多類環境因素下電力系統各類設備運行的關鍵數據，為后續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，團隊開創性地建立了涵蓋多物理場、工藝節點、器件結構、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芯片壽命的技術難題。
經過多年努力，他們開發出滿足電力復雜環境要求的特色器件結構與材料，將國產電力芯片產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，動態抗電磁能力提升20倍。
2018年
寬溫區、抗強電磁干擾、耐高壓、長壽命的國產電力芯片研制成功，達到國際領先水平。
從無到有，國網智芯公司堅持不懈攀登技術高峰，建立了國內工業應用場景的芯片可靠性體系化標準，建成了國內領先的芯片設計分析實驗室、芯片可靠性技術研究實驗室、國內首家致力于工業芯片質量技術研究檢驗檢測的實驗室，實現了芯片大規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
大規模國產化替代，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、首款通過車規標準認證的納安級主控芯片、首款具有完全自主知識產權且性能指標國際領先的高精度ADC芯片……
一系列國產化工業芯片和“中國芯”優秀技術創新產品，合力助推電力裝備產業系統數字化智能化轉型升級，讓我國電力領域核心芯片實現了從“進口通用”向“自主專用”的轉變。
目前，國網智芯公司已成功研制出具有自主知識產權的安全、主控、通信、傳感、射頻識別、存儲、人工智能、模擬8大類290余款芯片產品，在全國電力行業實現大規模應用。
國網智芯公司也打造了“獵鷹”人工智能系列芯片、“海燕”主控系列芯片等具有行業影響力的明星子品牌，建成了國內最大的芯片嵌入式軟件生產發行基地，具備了芯片設計、流片工藝封裝材料、生產制造、檢測檢驗等全流程服務能力，業務范圍覆蓋我國34個省級行政區，累計應用量超過40億顆，成功將電力芯片國產化率由2010年不足5%提升至80%以上。
截至目前，該公司累計申請國內外專利2800余件，授權專利1700余件，發明專利申請量和授權量實現連續多年高質量發展。
責任編輯：沈馨蕊
