حالة استخدام أشباه الموصلات لشبكات أشباه الموصلات: BKPOWER تضمن إنتاجية رقاقة 98.5%

Ⅰ. نظرة عامة على المشروع

1. خلفية المؤسسة
   • تأسست شركة جيانغسو هواشينغ ليزر في عام 2016، ويقع مقرها الرئيسي في منطقة بيزو للتنمية الاقتصادية في جيانغسو، وهي شركة وطنية عالية التقنية ومتخصصة “عملاق صغير”.
   • يركز على البحث والتطوير وإنتاج رقائق أشباه الموصلات المركّبة من أشباه الموصلات (GaAs وInP)، التي تخدم مجالات متطورة مثل اتصالات الألياف الضوئية ورادار الليزر.
   • الميزات: أكثر من 30+ فريق أساسي حاصل على درجة الدكتوراه/الماجستير، أكثر من 200 مليون ين ياباني قيمة المعدات، ورشة عمل نظيفة 5,000㎡، أكثر من 150 مليون ين ياباني إنتاج سنوي.
2. متطلبات طاقة خط الإنتاج
   • تتطلب معدات MOCVD لتبخير أشباه الموصلات:
     • ثبات الجهد في حدود ± 1% (التقلبات تقلل من إنتاجية الرقاقة).
     • الترشيح التوافقي لمعدلات التشويه > 51 تيرابايت 3 تيرابايت من الأجهزة عالية التردد.

Ⅱ. التحديات الأساسية

1. مخاطر جودة الطاقة
   • حمل زائد لحظي: يصل تيار بدء تشغيل MOCVD إلى ذروته عند 8,000 أمبير، مما يؤدي إلى تشغيل الحماية من الحمل الزائد في يو بي إس.
   • التلوث التوافقي: يصل THDi إلى 8% من الأحمال غير الخطية، مما يقلل من عمر المعدات.
2. المتطلبات البيئية القاسية
   • يؤدي إيقاف تشغيل المعدات أكثر من 10 دقائق إلى تلف الرقائق، مما يتطلب تبديل وحدات الإمداد المتواصل بالطاقة بسلاسة.
3. عقبات إدارة التشغيل والصيانة
   • إمداد لا مركزي: تسبب 12 نظاماً مستقلاً للإمداد المتواصل بالطاقة غير المنقطعة في الاستجابة للأعطال لمدة تزيد عن 30 دقيقة.
   • تقادم البطاريات: تكبدت بطاريات الرصاص الحمضية (3,000 دورة) تكاليف استبدال سنوية بقيمة 500 ألف ين.

Ⅲ. الحل

1. الهندسة المعمارية التقنية
   • التحكم المتوازي الذكي:
     • 4×300 كيلو فولت أمبير UPS بالتوازي (إجمالي 1.2 ميجاوات)، مع تكرار N+1، وموازنة حمل ±1%.
   • الحوكمة المتناسقة:
     • ترشيح نشط مدمج THDi، مدخلات PF > 0.99.
2. استراتيجية التنفيذ
   • نشر معياري مع احتياطي سعة 30%.
   • التكامل مع أنظمة تشغيل المصنع MES في الوقت الفعلي كفاءة UPS وبطارية مراقبة السخونة السطحية للبطارية.

Ⅳ. إنجازات المشروع

1. مكاسب استقرار الإنتاج
   • انخفاض 98% في حالات إيقاف تشغيل MOCVD، وارتفاع إنتاجية الرقاقة من 92% إلى 98.5%.
2. تحسين كفاءة الطاقة
   • تم تخفيض THDi من 8% إلى 3%، مما يوفر 800 ألف ين/سنة من الكهرباء.
   • تخفض بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (10,000 دورة) تكاليف الصيانة بمقدار 70%.