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中车株洲电力机车研究所有限公司
摘要：国家“双碳目标”的提出，湖南省“三高四新”战略的实施，为芯片制造产业高速发展提供了良好的契机。中车株洲电力机车研究所有限公司（下称“中车株洲所”），是我国高压大功率芯片设计、制造、封装、应用全产业链的开拓者，率先解决了我国在该领域的“卡脖子”问题。
由于芯片支持技术发展相较滞后，中车株洲所也面临产品良率低、质量不稳定、能耗巨大、成本居高不下等诸多问题。该公司首先与先进企业对标找差距，找出各类“表象”问题，然后成立以各类细分专业专家为主体的虚拟组织机构，依托该公司的战略规划，制定了“435”(四降低、三提高、五步法)的总体创新目标及相关路径。采用德尔菲法（Delphi Technique）调研工具，对各类“表象”问题进行精准归类定位，探寻存在问题的“根源”。运用OEE、业财融合等专业评价工具，对“芯片支持技术”的肌理展开深入剖析，对高洁净、高污染、高精密、高投入等运营场景，进行逻辑关系梳理，研判、推演技术提升路径，并相继开展现场制氮、废水回用等多项改造工程，大幅降低了能源消耗，改善了生产环境，提高了生产工艺稳定性和产品良率，并取得了4200万元的经济效益。为摆脱芯片技术封锁、探索新路子、尝试新作为，谱写了新篇章。
企业简介：中车株洲所始创于1959年，现为中国中车一级全资子公司。拥有两家上市公司、十一个国家级科研创新平台、三个企业博士后科研工作站、五个海外技术研发中心和十家境外分（子）公司。中车株洲所积极贯彻“交通强国”、“海洋强国”、“30/60碳达峰碳中和”等国家战略，立足交通和能源领域，沉淀了“器件、材料、算法”三个内核技术，承担的大功率IGBT芯片等“卡脖子”攻关技术，广泛应用于国家电网、轨道交通、新能源汽车等重要工业领域。2021年公司销售收入超360亿元，利税贡献近50亿元。
中车株洲所功率半导体产业发源于上世纪60年代末，依托于原苏联几本杂志起家。70年代初形成产能，80、90年代先后引进日本、美国技术，2009年成功收购英国丹尼克斯半导体公司。2020年10月，独资成立了“株洲中车时代半导体有限公司”（以下简称时代半导体），员工共计1234人，另有英国Dynex员工200余人。时代半导体拥有新型功率半导体器件国家重点实验室，同时是中国功率半导体技术创新与产业联盟理事长单位、欧洲电力电子学会副主席单位，先后取得了世界上第一只6英寸UHVDC8500V商用晶闸管、国内首条高压IGBT模块封装线、世界第二条8英寸IGBT芯片生产线等业绩。
一、高端制造企业芯片支持技术评价与决策管理创新的实施背景
（一）是企业降低运营成本，减少能源消耗的迫切需要
芯片制造是高精尖技术产业，包括设计、生产、封装和测试等关键环节，每一个环节又包含多个精密制程工艺。由于中车株洲所的主业一直是轨道交通牵引变流设备研发与制造，2009年收购英国Dynex后才大规模启动IGBT芯片的国产化，处于新兴产业的培育、探索阶段。企业对芯片制造板块的管理水平相对不高，缺乏对设备采购、原材料和辅料采购、生产工艺管理、高标准环境管理等支持方面的系统评价与科学决策能力，导致产品良率较低、生产效率不高，经济效益处于较低水平。
同时，芯片制造又是高耗能产业，尤其是在产品开发阶段，为保障流片调试与工艺验证，企业不惜重金，实施巨额投资，耗费大量能源成本，来确保生产环境在最高标准下运行。而进入量产阶段时，出于对工艺性稳定性的顾虑，在明知具有巨大潜力的情况下，依然不敢实施任何改进。面对芯片行业技术发展日新月异的外部环境，及时进行相关评价，进而实施必要的技术引进与升级改造，实现节能减排、降低生产成本，是企业的迫切需求。
（二）是企业打破内部壁垒，提升专业管理的内在需求
芯片支持技术，是为适应芯片制造的严苛要求（环境、材料、设备、维护等），而提供的综合支持技术总称，主要有高端工艺设备与应用材料、高可靠性电源、高纯水及特种气体化学品供应、高洁净恒温恒湿环境控制、剧毒废气废水处置等等。与工艺技术相比较，工艺技术解决的是芯片性能及“有无”问题，支持技术解决的是芯片良率与“盈亏”问题。面对一个全新的复杂技术管理体系，中车株洲所急需汇集自身优势资源形成合力，解决纵深管理的需要。
中车株洲所起步于一个科研事业单位，在传统的轨道交通产业中，面对小批量、高附加值的产业，多年来依托其强大的科研能力，以及高水平的扁平化分散发展管理模式，由几百人的科研单位，迅速发展成为多元产业并举、近2万人的大型央企。在这一扁平化分散发展模式下，部门墙阻隔逐步形成，人才资源、试验资源等被割裂，尽管中车株洲所拥有强大的技术实力与资源优势，但面对大批量、专业化的芯片产业，难以提供纵深化的专业管理支持，特别是芯片支持技术名目繁多的各类细分专业的评价与决策。因此，急需在保持扁平化管理模式优势的基础上，创新出具备纵深管理能力的组织架构。
（三）是国家产业转型升级，打破国外封锁的必然选择
面对中国芯片产业的高歌猛进，许多国外企业改变营销策略，对于那些国内尚未企及的高端产品，采用垄断高价销售，获得高额垄断利润；在国产技术突破稍显端倪之时，采取低价倾销方式，打击中国企业。例如2018年，对国内已经具备量产能力的某芯片产品，国外公司采用断崖式价格下降，将售价2万元的某产品，突然降至5000元，打击国内的新生力量。面对国外企业的价格战，成本管控成为国内企业的生存之道，芯片支持技术全面革新是行业的必然选择。
在我国，芯片生产是一个新兴产业，芯片支持技术更是一个全新的专业术语。对于这一技术、管理领域，目前国内处于学习、认知阶段，各方面的理论、信息大多以“碎片化”形式呈现，未形成系统理论，更无法与本土技术相结合，在实践中进行评价和决策。开展此项技术管理创新，可以对芯片支持技术进行系统认知、识别并探寻本土化的技术管理路径，打破国外技术封锁。
二、高端制造企业芯片支持技术评价与决策管理创新的主要做法
（一）对比标杆，依托顶层设计确定目标路径
1. 行业对标找差距
为解决芯片板块长期亏损的问题，中车株洲所首先考虑的是考察标杆企业，寻找差距。功率芯片先进企业英飞凌、ABB、三菱等工厂均在国外，保密意识和措施极强，该公司主要与国内数字芯片的先进单位，如台积电、中芯国际、华虹等为标杆进行对标、交流。
对标的主要指标有能耗、用水、OEE（设备生产率）、工作节拍、良率、毛利率、边际贡献率等，找出差距上的“表象”问题，为后期找出具体“根源”问题做好准备。在这一过程中，同时将各自不同的产品工艺、产能规模等背景要素归集清楚，为后期评价和决策提供参数。
表1 株洲所半导体与标杆企业部分对标数据（2021年）
项目 | 台积电 | 中芯国际 | 华虹 | 株洲所 |
能源费用（亿元） | 113 | 33 | 16 | X |
营收（亿元） | 3013 | 365 | 109 | X2 |
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