半导体厂洁净室之节能措施

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1、半导体厂洁净室之节能措施半导体厂洁净室之节能措施壹、前言#C0O't0^&n5O5w贰、国内半导体厂洁净室耗能之现况参、节约能源技术4E/

2、4})w7X9h%Y!X肆、结论)x7n2j%R8E'`0E&R伍、参考文献/B!D1o+_!7g#L■台北科技大学冷冻空调研究所/萧复文、胡石政、蔡炳煌■洁净室耗能为一般空调系统之5~10倍，在国内自产能源匮乏且面临能源消耗日益严重的情况下，如何提升无尘室空调系统的节能技术，以提升生产力与竞争力，是我们必须面对的课题。-c8D'f#k(n1f!I(V近年来，尖端科技产业快速发展，使得晶圆制

3、造或光电技术层级从微米、次微米到奈米，这些产业的制程作业环境，若非于无尘室中进行，其产品即无法达于精密尺度要求。目前半导体产业的集积度提高，晶圆直径大型化，而洁净室耗能又为一般空调系统之5~10倍，因此能源消耗日益严重。为了维护地球环境生态与永续发展，我们应善尽人类能源与资源之利用，努力提升无尘室空调系统节能技术，以增加生产力、竞争力并灭少能源使用量。以下针对国内半导体厂洁净室耗能之现况以及节约能源技术作探讨。【参考文献1～6】!B(Y8G8X,8V一般电子厂用电总设备容量约为数万马力，契约容量亦为数千乃至数万瓦，全年电费总额更

4、高达数亿元以上，可见半导体厂的耗能相当惊人。为配合==之节能措施，并确切了解国内半导体厂之实际耗能状况，特别针对国内厂家进行研究分析。一般半导体厂耗能流程示意图如图1。图1.一般半导体厂耗能流程示意图7D7x*W(B:f$x/f!v$q)t+?.{7i6Z笔者【参考文献1、2】针对国内九家制造厂实际运转所消耗的电力，做深入统计研究报告，得到平均单位生产晶圆面积电力消耗为2.18kW/m2，平均冷冻负荷0.434RT/m2，晶圆产量平均耗能1.432kWh/m2。以整厂耗能分布而言，厂务系统占全厂耗电分布达56.6%，其中含冰水机系

5、统（27.2%）、外气处理系统、空气循环系统、空压系统、排气系统、氮气系统、制程冷却、真空和超纯水系统。制程机台占全厂耗电40.4%、办公室占3%。半导体厂的电力消耗和冷气负荷分布如图2、3及4所示。$l-?8G&v"m'F&A3d"N%Y%B1a0n图2.半导体厂电力消耗分布图【参考文献1】图3.半导体厂之冷气负荷【参考文献1】0L$k1S#XS'j*B9k(C(V%`*f8t$M'c图4.半导体厂冷气消耗概述2Y3@)w!q0z0K4U7X,o5u*M4v5S3n9F!m"`半导体厂洁净室之节能措施主要项目分为冰水主机、冰水系

6、统、冷却水系统、外气空调箱、排气系统、照明系统、电力系统及人员、设备操作维护之管理等八类，经专业评估进行规划、施工改善及验证，以达节能之最佳效益。兹将要点概述如下："A:P8B&^,z4I;O一、冰水主机:P/w-

7、U'L+k1.汰换COP值低之往复式主机，改用合乎EER值高效率之涡螺旋或离心式冰水主机。C/U"

8、.O:]/K$

9、2.配合空调负载之变化，规划最佳化之运转台数控制、容量控制与耗能的匹配控制，使每部主机在最佳效率下运转，避免多台主机在低负载、低效率下运转。3.适当调整冰水主机之冰水设定温度，增加1℃约可提高3%之冰水主

10、机效率。4.降低主机之冷凝温度，以提高主机效率。5.定期清洗冷凝器与蒸发器，保持最佳之热传效率，降低压缩机之消耗电力。6.冰水机组之容量控制采无段卸载或变频控制，来降低耗电量。8K+z8V1}-q&'m+[9Y%N二、冰水系统.D%z#P%s,g1.冰水管路系统应力求短截，避免逆回水装置，以减少管路压损而耗功。2.冰水各区域及各设备应设置多功能平衡阀，俾利平衡调整流量，以达设计之水量。3.因为流量变小时较省能，故空调箱之冰水流量控制应以二通阀之变流量定温差控制，取代三通阀之定流量定温差控制。4.当负载变化时，冰水泵应以变频控制其

11、冰水量。由于冰水泵耗功率可按水量三次方的比例降低，因此，变流量控制可以大量的节能，如图5。.G,z,v-]5p,{;d8S5.中大型空调系统倾向使用P-S系统（PrimarySecondarySystem）。【参考文献6】(1)传统之P-S冰水系统：-G#G:A,o*r)X通常设计时冰水温度和负载的温差相同，使得一次侧冰水流量大于二次侧冰水流量，多余之冰水将自共通管道与回水混合后流回冰水主机；若设计错误或操作不当，则可能造成二次侧冰水流量大于一次侧冰水流量，冰水自共通管逆流而回，使冰水温度升高，造成冷却能力不足。4F,I;[-m(

12、I9m:w为了避免此情况，当共通管的冰水发生逆流时，即应启动一组冰水主机和冰水泵浦，使一次侧冰水流量加大，当共通管的冰水流量大于一组冰水机的流量时，才停止一组冰水主机的运转。换言之，共通管的冰水流动方向应正确，且共通管至少需要5~10倍管径的长度。