半導(dǎo)體制造工廠需要消耗大量電力來支持其設(shè)施運(yùn)行和制造過程。大型工廠每小時(shí)可消耗高達(dá)100兆瓦時(shí)電力，相當(dāng)于一個(gè)普通家庭17年左右的耗電量，超過了許多煉油廠和汽車制造廠的耗電量。隨著產(chǎn)量增加，以及過程復(fù)雜性提高，電力消耗會(huì)持續(xù)增加。例如，最新的極紫外光刻技術(shù)的耗電量是從前的10倍。
配電可靠性至關(guān)重要
從原材料到成品芯片制造完成通常需要85天，包括多達(dá)300項(xiàng)獨(dú)立操作流程。用于完成這些步驟的設(shè)備包括離子注入機(jī)、光刻機(jī)、沉積系統(tǒng)、氧化爐、蝕刻機(jī)，等等。
每項(xiàng)精密半導(dǎo)體的制造過程都需要優(yōu)質(zhì)可靠的電源保證。任何電力供應(yīng)問題，比如停電或電壓驟降，都可能中斷操作，導(dǎo)致大量半導(dǎo)體產(chǎn)品報(bào)廢。
斷電或電壓驟降可由不同因素引發(fā)：或與基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量有關(guān)，印度供電不穩(wěn)即屬于這種情況;或與氣象災(zāi)害等外部事件引發(fā)，在美國即發(fā)生過因嚴(yán)寒天氣引發(fā)的斷電導(dǎo)致半導(dǎo)體工廠停工的事件。
而短期停電可能會(huì)對(duì)接下來長達(dá)數(shù)月的芯片生產(chǎn)帶來威脅，因?yàn)橥ｋ姇?huì)對(duì)制造流程的各個(gè)部分產(chǎn)生影響，代價(jià)十分高昂，通常損失約數(shù)百萬美元，有時(shí)甚至高達(dá)數(shù)千萬美元。通過更有效的配電管理縮短意外停機(jī)時(shí)間可以避免制造過程中無法預(yù)見的損失。
面向未來的配電技術(shù)
在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的行業(yè)中，工廠的成功和失敗僅一步之遙。電力干擾對(duì)工廠的成本、過程效率和良品率影響重大，因此可靠的、有彈性的電力供應(yīng)是工廠的差異化優(yōu)勢(shì)之一。
成功的工廠往往通過精心設(shè)計(jì)的、面向未來的配電基礎(chǔ)設(shè)施來確?？煽康碾娏?yīng)。例如，這些經(jīng)過數(shù)字化改造的設(shè)施，可通過部署電能質(zhì)量儀表來抓取毫秒級(jí)的電能質(zhì)量事件，通過軟件分析事件原因，增加治理設(shè)備來形成閉環(huán)管理。當(dāng)工廠能夠依靠來自其配電網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量、高可用性電能時(shí)，就能更快適應(yīng)不斷變化的需求。
應(yīng)用產(chǎn)品及健康診斷
UPS (不間斷電源系統(tǒng))
降低停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的方法很多。其中最有效的方法是使用不間斷電源系統(tǒng)(UPS)減少電源問題的影響。UPS可確保過程自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，并幫助確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的電力供應(yīng)。輸入電壓干擾，如峰值、涌浪、驟降和諧波也可通過UPS調(diào)節(jié)。高質(zhì)量電源有助于確保那些敏感工具及過程高效率運(yùn)行，防止設(shè)備在瞬態(tài)電源故障或臨時(shí)功耗期間發(fā)生故障，避免昂貴的設(shè)備過早磨損。
UPS是如何發(fā)揮作用的? UPS能夠感知市電的波動(dòng)或斷電。它的內(nèi)部電路快到足以承擔(dān)電力負(fù)載，使下游設(shè)備不受影響。然后UPS利用電池中儲(chǔ)存的電力作為過渡用電，直到恢復(fù)市電供應(yīng)，或者直到啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)來承擔(dān)臨時(shí)電力供應(yīng)。
健康診斷-防止系統(tǒng)停機(jī)的數(shù)字化解決方案
工廠還可以使用電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(PO)和電能質(zhì)量儀表(PM8000、 ION9000)來提高配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率、連續(xù)性、可靠性和安全性。
通過儀表，軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)捕捉(20微秒)及擾動(dòng)方向判定(DDD)且系統(tǒng)支持提供SEMI F47曲線報(bào)告，實(shí)現(xiàn)暫態(tài)電能質(zhì)量問題以及工藝設(shè)備對(duì)電壓暫降耐受能力的分析評(píng)估，從而洞察配電系統(tǒng)的健康狀況，提前預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)，為工廠提升性能，制定決策提供參考。
近期施家將推出行業(yè)新品PQB，從而幫助用戶無需停電，即可實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的在線檢測(cè)、分析和診斷。
同時(shí)數(shù)字化方案還能跟蹤半導(dǎo)體制造設(shè)備的能耗情況，并根據(jù)SEMI S23 (半導(dǎo)體制造設(shè)備之能源、電力、原料節(jié)約標(biāo)準(zhǔn))驗(yàn)證能效及改進(jìn)。
案例
半導(dǎo)體工廠通過技術(shù)解決方案預(yù)防停機(jī)與識(shí)別系統(tǒng)異常
某年產(chǎn)量約為50萬枚芯片的大型半導(dǎo)體芯片制造商和代工廠使用此類解決方案應(yīng)對(duì)其最嚴(yán)峻的供電挑戰(zhàn)。
這家制造商需要最大限度提升配電系統(tǒng)的可用性和可靠性，確保1500多個(gè)OEM流程設(shè)備的不間斷運(yùn)行(24/7)，同時(shí)減少電網(wǎng)漂移。他們采用了UPS，同時(shí)結(jié)合提供實(shí)時(shí)信息的電力監(jiān)測(cè)軟件和儀表，成功保障了電力供應(yīng)，也因此能夠更好地管理整個(gè)工廠的能源成本、質(zhì)量和可靠性。
他們最終獲得了更安全、更可靠、更高效的配電系統(tǒng)?，F(xiàn)在該廠可以獲取改善工廠電能質(zhì)量的詳細(xì)分析報(bào)告。系統(tǒng)異常時(shí)，工作人員會(huì)收到SMS發(fā)送的通知。而且，該配電系統(tǒng)符合EN 50160等電能質(zhì)量合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
（轉(zhuǎn)載）
