我們來(lái)解釋一下半導(dǎo)體fab廠的定義及其與潔凈室的關(guān)系。
"一、半導(dǎo)體Fab廠的定義"
半導(dǎo)體Fab廠，全稱為半導(dǎo)體晶圓制造廠（Semiconductor Fabrication Plant），通常也簡(jiǎn)稱為“晶圓廠”或“Fab廠”。
"核心功能：" 它是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的核心環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)將經(jīng)過光刻、蝕刻、薄膜沉積、摻雜等復(fù)雜工藝步驟的半導(dǎo)體晶圓（Wafer）制造成為具有特定功能的集成電路芯片（Chip）或裸片（Die）。 "產(chǎn)品：" 主要產(chǎn)出各種類型的集成電路芯片，如邏輯芯片（CPU、GPU、內(nèi)存芯片）、存儲(chǔ)芯片（DRAM、NAND Flash）、模擬芯片、功率芯片、傳感器芯片等，這些芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、汽車、醫(yī)療設(shè)備等）的核心部件。 "特點(diǎn)：" "技術(shù)密集型：" 對(duì)工藝技術(shù)、設(shè)備精度、人員技能要求極高。 "資本密集型：" 建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要巨額投資，尤其是先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。 "高精度、高要求：" 制造過程需要在納米級(jí)別進(jìn)行，對(duì)環(huán)境條件有極其嚴(yán)格的要求。 "持續(xù)研發(fā)：" 需要不斷投入研發(fā)以保持技術(shù)領(lǐng)先和產(chǎn)品更新?lián)Q代。
簡(jiǎn)單來(lái)說，F(xiàn)ab廠就是生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的“工廠”。
"二、半導(dǎo)體Fab廠與潔凈

相關(guān)閱讀延伸：半導(dǎo)體fab廠的定義及與潔凈室的關(guān)系

去到隨便哪一個(gè)具有現(xiàn)代特征的半導(dǎo)體Fab廠里面，作為其核心競(jìng)爭(zhēng)力的物理承載之物，絕對(duì)不單單只是價(jià)格高昂的生產(chǎn)設(shè)備，更多的是那個(gè)用肉眼沒辦法瞧見的“生產(chǎn)環(huán)境”，也就是高等級(jí)潔凈室啊。身為凈化工程的技術(shù)負(fù)責(zé)人，我心里很明白，潔凈室的施工符合規(guī)定的情況以及成本的把控，是決定Fab廠能不能夠穩(wěn)定地進(jìn)行量產(chǎn)以及獲取盈利的兩塊重要基石了。

潔凈等級(jí)與換氣次數(shù)的權(quán)衡

以ISO標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分，半導(dǎo)體制造對(duì)于空氣潔凈度是有要求的，其范圍從ISO 5級(jí)（此為百級(jí)）一直到ISO 8級(jí)（也就是十萬(wàn)級(jí)）各不相同，等級(jí)要是越高的話，那么在單位體積之內(nèi)允許存在的塵埃粒子數(shù)量就越少，達(dá)成高潔凈度靠著極大的空氣循環(huán)量，這也就是換氣次數(shù)，百級(jí)潔凈室所具備的換氣次數(shù)有可能高達(dá)每小時(shí)數(shù)百次 。

這直接致使產(chǎn)生了巨大的能耗，在針對(duì)方案展開設(shè)計(jì)的階段，務(wù)必要以產(chǎn)品工藝自身的實(shí)際需求作為依據(jù)判斷，精準(zhǔn)地劃定不同區(qū)域的潔凈等級(jí)，以此來(lái)防止出現(xiàn)“過度凈化”的情況，舉例來(lái)說，像那個(gè)對(duì)于塵埃最為敏感的光刻區(qū)需要具備最高等級(jí)，然而某些輔助區(qū)域則能夠適當(dāng)?shù)赜枰苑艑挘柚謪^(qū)進(jìn)行管控，能夠明顯地降低總的送風(fēng)量，從而為甲方成功達(dá)成長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)成本節(jié)約 。

氣流組織與污染控制策略

潔凈室不是那般輕易就把空氣過濾得干干凈凈的，它更得去管控空氣的流動(dòng)路徑才行。主流的設(shè)計(jì)采用的是垂直單向流方式，空氣通過高效過濾器（HEPA/ULPA）后，從天花板均勻地朝著下方送風(fēng)，經(jīng)由高架地板進(jìn)行回風(fēng)，進(jìn)而形成“活塞效應(yīng)”，把污染物快速地朝著回風(fēng)口壓過去。

氣流組織是否合理，直接關(guān)聯(lián)到生產(chǎn)的成品率。在關(guān)鍵工藝設(shè)備的上方，要設(shè)置FFU群，也就是風(fēng)機(jī)過濾單元群，用來(lái)形成局部的、更具高級(jí)別的微環(huán)境。在進(jìn)行施工時(shí)，一定要保證氣流所經(jīng)過的路徑暢通，不存在阻礙的情況，避免由大型設(shè)備或者管道所造成的渦流區(qū)域?；仫L(fēng)口的布局以及面積，需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算過程，以此保證氣流能夠均勻分布，不存在氣流死角，這是控制交叉污染的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)所在于。

過濾系統(tǒng)配置與壓差梯度

多級(jí)防護(hù)過程包含空氣凈化這一環(huán)節(jié)，新風(fēng)要先經(jīng)過初效過濾，接著經(jīng)過中效過濾，之后與大量循環(huán)風(fēng)混合，再對(duì)送入干凈房間的空氣進(jìn)行空調(diào)機(jī)組處理溫濕度，最終通過末端高效。過濾器，強(qiáng)制性環(huán)節(jié)是施工驗(yàn)收中高效過濾器的完整性安裝與檢漏測(cè)試，。

更為關(guān)鍵的是維系有序的壓差梯度，潔凈度處于最高水準(zhǔn)的區(qū)域維持最高正壓，按照順序朝著潔凈度相對(duì)較低的區(qū)域逐次遞減，最終促使氣流從潔凈區(qū)域流向次潔凈區(qū)域進(jìn)而流向非潔凈區(qū)域，如此能夠切實(shí)有效地防范外部污染物的侵入，在施工期間要精準(zhǔn)地調(diào)試風(fēng)閥，并且設(shè)置可靠的壓差傳感器以及自控系統(tǒng)，借此保證壓差的穩(wěn)定，這是合規(guī)性直觀得以彰顯的表現(xiàn) 。

溫濕度與微振動(dòng)的精準(zhǔn)控制

當(dāng)半導(dǎo)體線寬進(jìn)入到納米尺度的時(shí)候，熱脹冷縮效應(yīng)就會(huì)直接致使光刻對(duì)準(zhǔn)失敗。所以，潔凈室的溫度通常要被控制在22±0.1攝氏度，或者是更窄的范圍之內(nèi)，濕度要控制在45%±3%。這對(duì)空調(diào)系統(tǒng)提出了極高的要求。

設(shè)備精度得以提升導(dǎo)致環(huán)境微振動(dòng)變成重要考量，精密測(cè)量設(shè)備有所需求，光刻設(shè)備同樣需要極低的振動(dòng)背景，在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之際，要進(jìn)行專項(xiàng)振動(dòng)分析，或許會(huì)采用獨(dú)立基礎(chǔ)、空氣彈簧隔振器等一類措施，這些隱蔽工程能夠合規(guī)施工，是保障設(shè)備效能的基礎(chǔ)，前期投入雖說很高，不過避免了后期改造的更大損失。

材料選擇與施工過程的污染防控

從事潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也就是墻板、地板、天花的材料挑選時(shí)，務(wù)必得選用那種不會(huì)產(chǎn)生灰塵、不會(huì)積聚灰塵、具備耐腐蝕特性、易于清潔的材質(zhì)。并且全部的接縫都需要去做可靠的密封處理。施工這個(gè)過程本身就是一個(gè)堪稱最大的污染源，所以務(wù)必要制定得出以及執(zhí)行嚴(yán)格的潔凈施工管理程序。

譬如，各異的專業(yè)隊(duì)伍要分階段入場(chǎng)，施行物流、人流的分區(qū)管控。施工人員得身著專用潔凈服裝，工具材料經(jīng)過清潔才干被帶進(jìn)去。運(yùn)用“由上至下、由內(nèi)向外”的施工次序進(jìn)而并且同步進(jìn)行不中斷的清掃以及真空吸塵。這些管理細(xì)節(jié)的合規(guī)狀況，直接決定了最終環(huán)境的潔凈程度是否能達(dá)標(biāo) 。

節(jié)能設(shè)計(jì)與全生命周期成本

其中一個(gè)甲方極為關(guān)注的議題是成本控制，這得從全生命周期的角度去審視，除了前面提到的分區(qū)以及換氣次數(shù)優(yōu)化之外，還能夠采用余熱回收、變頻驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、二次泵系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)，使用低阻力型高效過濾器同樣也可以降低風(fēng)機(jī)能耗。

施工時(shí)期的成本把控，重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)跟施工的深度交融，借助BIM技術(shù)開展管線綜合，防止返工以及材料浪費(fèi)，精準(zhǔn)算出材料用量，降低損耗，挑選性能穩(wěn)定、維護(hù)成本低的設(shè)備品牌，我們的目的是，在滿足全部工藝與環(huán)境要求的情形下，給甲方打造一個(gè)在未來(lái)10至15年內(nèi)運(yùn)營(yíng)成本最具優(yōu)勢(shì)的物理工廠。

一個(gè)達(dá)標(biāo)的半導(dǎo)體Fab廠潔凈室構(gòu)建，屬于嚴(yán)密精細(xì)的系統(tǒng)工程范疇。它并非單純是設(shè)備的簡(jiǎn)單拼湊，而是對(duì)眾多技術(shù)細(xì)節(jié)要做到精準(zhǔn)、精確地掌控把握，以及對(duì)長(zhǎng)期成本有著深入、深刻的領(lǐng)會(huì)感悟。身為技術(shù)實(shí)施者而言，我們?cè)鯓釉诒ＷC每一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)完全符合規(guī)定的情況下，還能為甲方尋覓達(dá)成全生命周期成本的較好、較優(yōu)解決方案，這總是最大的難題挑戰(zhàn)以及價(jià)值意義所在之處。在您的認(rèn)知觀點(diǎn)里，對(duì)于這類具備高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的工業(yè)廠房而言，施工方和甲方應(yīng)當(dāng)怎樣去構(gòu)建創(chuàng)建更為具備效益成效的協(xié)同合作機(jī)制，才能夠在最大程度上同時(shí)兼顧考量質(zhì)量品質(zhì)、工期進(jìn)度與成本投入方面？歡迎踴躍分享您的看法見解。

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