“最近在測控行業(yè)工作多年的劉工遇到了一個難題。”
劉工所在的企業(yè)有一套測控設備由國外直接引進，因為買不到備件無法使用，公司決定在最快的時間完成國產(chǎn)化開發(fā)。

為了保證這套測控設備的先進性，需要滿足其高速的同步數(shù)據(jù)采集和振動分析功能，同時保證系統(tǒng)精度與穩(wěn)定性。

這樣的功能要求，本就讓劉工感覺“壓力山大”，再考慮到國產(chǎn)化項目涉及的硬件，軟件，操作系統(tǒng)的芯片元件等多個方面，一時間劉工的設備國產(chǎn)化進程也無從下手。

自2020年，新冠疫情和國際環(huán)境極大地改變了世界格局。在我國經(jīng)濟與技術(shù)實力高速發(fā)展以及國家戰(zhàn)略的積極引導下，國產(chǎn)化作為一種全新的趨勢與機遇正在形成并逐漸加速。而測控系統(tǒng)作為打造國之重器的重要技術(shù)裝備，其國產(chǎn)化進程得到更多的關注。

關鍵時刻，研華助力國內(nèi)企業(yè)打造的成功案例為劉工帶來靈感，其解決方案涵蓋了系統(tǒng)級、OS級和芯片級三大層面，以測控設備國產(chǎn)化“三部曲”，奏響中國“智”造的美妙樂章。

系統(tǒng)級國產(chǎn)化方案 質(zhì)量為王服務護航

在研華打造的系統(tǒng)級國產(chǎn)化成功案例中，半導體晶圓檢測設備的國產(chǎn)化之路便極具代表性。

縱觀半導體的制造流程，晶圓針測是非常重要的一環(huán)。檢測晶圓的響應參數(shù)進行特性分類，需通過電壓輸出激勵待測晶圓，再由高速的模擬量監(jiān)測給電過程中的響應特性，同時需要大量DiDo的開關量控制探針臺位置。

針對上述需求，研華為該晶圓針測環(huán)節(jié)提供了一款具有16位高分辨率和高達1M的采集速度，并可同時輸出兩路波形的高速采集與控制卡（PCIE-1816H），另外依據(jù)不同的數(shù)字控制點選配了多款控制卡（PCI-1737/1757/1753 IO）。基于三大維度，成功助力晶圓檢測設備實現(xiàn)國產(chǎn)化。

先進硬件產(chǎn)品，保證強大功能

在設備國產(chǎn)化改造進程中，研華可提供與國外系統(tǒng)相同的硬件產(chǎn)品，突破技術(shù)壁壘，最大限度地保證系統(tǒng)精度與穩(wěn)定性，讓設備的功能依舊出色。

全球領先企業(yè)，坐擁成熟經(jīng)驗

作為全球市場領先企業(yè)，研華在國內(nèi)外擁有成熟的項目實施經(jīng)驗，其產(chǎn)品成功應用到海外類似設備中，避免設備安裝和使用過程中產(chǎn)生問題和缺陷。

高效全面服務，快速完成部署

研華向客戶提供密切的合作和完善的服務，用戶甚至無需關注細節(jié)，即可在研華的幫助下快速完成設備國產(chǎn)化進程。

如果說半導體晶圓檢測設備的國產(chǎn)化進程讓劉工大開眼界，那么另一項數(shù)控機床結(jié)構(gòu)測試設備的國產(chǎn)化成功案例，則讓劉工徹底吃下一顆“定心丸”。

在智能制造的大趨勢下，數(shù)控機床正向著高精度、高速度、高生產(chǎn)效率的方向發(fā)展，這對機床的動態(tài)特性提出了更高的要求。此外，通過模態(tài)測試與分析建立機床的結(jié)構(gòu)動力學模型，也成為優(yōu)化機床設計與性能、及早發(fā)現(xiàn)潛在問題的有效途徑。

對于機床的模態(tài)分析而言，更是一項“精細活”。其主要是使用力錘、激振器或者激振臺產(chǎn)生脈沖沖擊，利用加速度傳感器在多點進行同步響應信號的采集，再用數(shù)學分析方法計算機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)都有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這套系統(tǒng)此前一直由國外公司提供，不僅面臨著市場供貨不足的問題，其高昂的價格也讓人望而卻步。

除此之外，國外模態(tài)試驗系統(tǒng)也面臨著技術(shù)瓶頸。為保證實驗數(shù)據(jù)精度和振型辨識要求，需要在數(shù)控機床的主軸、立柱和工作臺布置幾十個測點，每個測點采用XYZ三向加速度傳感器，采集通道高達100路以上。國外系統(tǒng)的模態(tài)測試系統(tǒng)一般僅有32通道，只能采取分區(qū)測試的方法，不僅非常耗時，而且由于各區(qū)域的測試不是在同一激勵下進行的，后續(xù)分析計算也極為復雜。

針對數(shù)控機床模態(tài)試驗，研華為客戶量身打造了一套104通道同步振動模態(tài)測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用13張PCIE-1803，每片PCIE-1803支持8路信號，共104路，使用內(nèi)部同步總線可實現(xiàn)納秒級同步時間，誤差小于100ns。

此外通過增加主機系統(tǒng)，可以實現(xiàn)200通道以上的同步采集。應變片信號采集通過2片PCIE-1813 實現(xiàn)，系統(tǒng)選用IPC-623BP機箱配合PCE-7B17底板支持15片PCIE板卡。軟件兼?zhèn)浼铀僖?guī)傳感器的靈敏度、供電方式、耦合方式、采樣頻率等設置，同時具有數(shù)據(jù)采集、曲線顯示和數(shù)據(jù)保存的功能，實為打造系統(tǒng)級國產(chǎn)化的理想路徑。

如此一來，研華提供的同等功能精度的硬件產(chǎn)品，有效解決了國外模態(tài)測試系統(tǒng)價格高、備件不足的弊端，保證了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，在與客戶的密切合作與快速服務中，高效完成國產(chǎn)化替代的進程。

在研華國產(chǎn)化方案的助力下，劉工成功實施了設備國產(chǎn)化，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自主可控，為企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量帶來質(zhì)的改變。

放眼未來，國產(chǎn)化之路任重道遠，仍有諸多挑戰(zhàn)等待突破，等待我們探索其背后的機遇。下一期“OS級國產(chǎn)化”，我們將繼續(xù)開啟“實戰(zhàn)演練”，帶你揭開中國操作系統(tǒng)國產(chǎn)化的序幕，敬請關注！