淺析半導(dǎo)體集成電路芯片廠房建筑設(shè)計(jì)摘要：對(duì)某大功率半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)廠房的設(shè)計(jì)，必須要在相關(guān)工藝的配合下完成。在具體設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員需要熟練掌握各個(gè)生產(chǎn)工藝的原理和技術(shù)特點(diǎn)，以此保證相關(guān)工作有序進(jìn)行。基于此，本文著重探究半導(dǎo)體集成電路芯片廠房建筑設(shè)計(jì)，以期能夠保證廠房建筑設(shè)計(jì)效果達(dá)到相關(guān)要求。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體；電路芯片；廠房建筑；設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路裝置和半導(dǎo)體集成電路芯片，在具體應(yīng)用中可在不降低溫度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)的小型輕量化。為充分發(fā)揮作用，則應(yīng)做好對(duì)相關(guān)廠房的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)這方面的生產(chǎn)和應(yīng)用。一、項(xiàng)目背景與設(shè)計(jì)要求結(jié)合具體項(xiàng)目，某大功率半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)廠房，是來(lái)自某工業(yè)集團(tuán)開發(fā)的項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目任務(wù)書的規(guī)定了解到本次建筑規(guī)模、生產(chǎn)產(chǎn)品的類型等。對(duì)于半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)房在整個(gè)工業(yè)建筑中，屬于潔凈建筑，與其他工業(yè)建筑相比，其設(shè)計(jì)難度會(huì)更大[1]。若缺少相關(guān)工藝的有效配合，勢(shì)必會(huì)增加設(shè)計(jì)者難度。在此背景下，作為建筑設(shè)計(jì)者，應(yīng)深入了解當(dāng)前電子類產(chǎn)品廠房常見的做法和發(fā)展趨勢(shì)，深入分析存在的原理和技術(shù)特點(diǎn)，從而對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)提供重要的指導(dǎo)作用。二、電子類潔凈廠房的技術(shù)特征通過(guò)深入了解，關(guān)于電子類潔凈廠房具有的技術(shù)特征，多表現(xiàn)在四個(gè)方面，分別是：電子類生產(chǎn)廠房所生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)空間環(huán)境要求比較高、集成電路芯片生產(chǎn)過(guò)程中工藝流程會(huì)出現(xiàn)多次交叉反復(fù)、電子產(chǎn)品更新?lián)Q代比較快及建筑空間布局方面的自由度高[2]。（一）電子類生產(chǎn)廠房所生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)空間環(huán)境要求比較高在建筑平剖面空間和技術(shù)措施方面，必須要對(duì)這一要求予以重視，確保生產(chǎn)空間處于良好的潔凈狀態(tài)。另外，對(duì)需要進(jìn)入到生產(chǎn)空間的人流、物流和設(shè)備等，必須要嚴(yán)格按照要求，對(duì)其進(jìn)行凈化和無(wú)塵處理。對(duì)這環(huán)節(jié)中涉及到的流程和空間組成，如圖1所示。圖1流程和空間簡(jiǎn)圖（二）集成電路芯片生產(chǎn)過(guò)程中工藝流程會(huì)出現(xiàn)多次交叉反復(fù)一般來(lái)說(shuō)，集成電路芯片在生產(chǎn)期間的工藝流程并不是單向的，需要進(jìn)行多次的交叉和重復(fù)。如在芯片生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的光刻、腐蝕、擴(kuò)散、蒸發(fā)等多個(gè)環(huán)節(jié)，因而在工藝流程方面會(huì)出現(xiàn)交叉頻繁現(xiàn)象[3]?；诖?，作為建筑設(shè)計(jì)者，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，首先要確?？臻g潔凈度達(dá)到各個(gè)工序的生產(chǎn)要求。為此，可適當(dāng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)廠房的潔凈生產(chǎn)區(qū)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有做好這方面的設(shè)計(jì)，才能夠確保集成電路芯片穩(wěn)定生產(chǎn)，為其建設(shè)符合生產(chǎn)需求的廠房，滿足當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。（三）電子產(chǎn)品更新?lián)Q代比較快隨著近幾年我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電子產(chǎn)品更新也更快，相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備也在不斷更新和優(yōu)化中。為此，建筑設(shè)計(jì)者是在設(shè)計(jì)中需要確保建筑空間具有良好的靈活性和可變性，從而能夠較好地適應(yīng)工藝和產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代要求。（四）集成電路芯片生產(chǎn)為流水作業(yè)，運(yùn)輸量比較小，不需要較為嚴(yán)格的工序進(jìn)行銜接。因而設(shè)計(jì)者在建筑空間布局方面的自由度會(huì)比較高。三、芯片廠房的建筑設(shè)計(jì)結(jié)合對(duì)集成電路芯片生產(chǎn)廠房的相關(guān)技術(shù)特征，因其生產(chǎn)工藝具有良好的靈活性特點(diǎn)，因而在沒(méi)有具體工藝配合的情況下，建筑設(shè)計(jì)可先行的[4]。3.1芯片廠房的平面設(shè)計(jì)在具體建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到多個(gè)方面，特別是場(chǎng)地、建筑規(guī)模等因素，首先根據(jù)具體情況，可將建筑暫定為三層。第一層主要為動(dòng)力區(qū)，化學(xué)品區(qū)和其余輔助用房；第二層為下技術(shù)夾層，同時(shí)可以布置部分潔凈生產(chǎn)區(qū)；第三層則是核心生產(chǎn)區(qū)，用于產(chǎn)品的生產(chǎn)。一層動(dòng)力區(qū)應(yīng)靠近生產(chǎn)的動(dòng)力負(fù)荷的主要區(qū)域，一方面節(jié)能電纜，橋架，風(fēng)管等管線的長(zhǎng)度，另一方面能夠節(jié)約動(dòng)力在輸送過(guò)程中的能量損耗；化學(xué)品區(qū)則應(yīng)遠(yuǎn)離人員密集區(qū)域和避開重要設(shè)施設(shè)備區(qū)域。有爆炸危險(xiǎn)品的化學(xué)品應(yīng)考慮泄壓和防爆措施，酸堿類化學(xué)應(yīng)考慮泄漏和防滲透措施，劇毒類，強(qiáng)氧化類化學(xué)品都應(yīng)采取相應(yīng)的措施。二層做為核心生產(chǎn)區(qū)的下技術(shù)夾層，匯集了從一層網(wǎng)上的管道，同時(shí)也放置了核心區(qū)的部分輔助設(shè)備。下技術(shù)夾層能夠達(dá)到萬(wàn)級(jí)的潔凈水平，既能和一層非潔凈區(qū)相對(duì)聯(lián)通，又能保證核心區(qū)的潔凈度，是整個(gè)芯片生產(chǎn)中不可缺少的一部分。三層是芯片生產(chǎn)的核心區(qū)域，也是整棟建筑最重要的地方。三層結(jié)構(gòu)做抽柱處理，屋面采用桁架，最大跨度能夠達(dá)到30m，在這個(gè)區(qū)域里布置設(shè)備，可以不受柱網(wǎng)的束縛，能最大程度的利用空間，提高生產(chǎn)效率。3.2芯片廠房的剖面設(shè)計(jì)首層層高至少要做到6.8m以上，一方面一層頂部會(huì)集中大量的化學(xué)品供應(yīng)管道，消防噴淋管，橋架以及排煙管道，另一方面首層動(dòng)力區(qū)的純水罐，冷凍機(jī)，空壓機(jī)都要在4m左右，太矮的層高設(shè)備都沒(méi)有安裝和檢修空間。同時(shí)更高的高層能夠儲(chǔ)存更多的產(chǎn)品，減少倉(cāng)庫(kù)壓力。二層層高要做到7m以上，因?yàn)槿龑雍诵膮^(qū)還要降板，布置高架地板，挺高核心區(qū)空氣的流通，地板下面同時(shí)布置電氣，部分化學(xué)品和工藝設(shè)備的管道。三層核心區(qū)的層高需要經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算獲得，一方面吊頂上面要布置靜壓箱，太矮了空間不夠，另一方面要控制能耗，層高太高會(huì)大大增加業(yè)主的運(yùn)營(yíng)成本。還有很重要的一點(diǎn)，桁架的截面高度很高，要盡可能的把整棟建筑控制在24m以內(nèi)，降低業(yè)主在建設(shè)成本上的投資。對(duì)于潔凈生產(chǎn)廠房的人、物流凈化會(huì)對(duì)潔凈室能否達(dá)到潔凈要求產(chǎn)生較大的影響。為此，建筑設(shè)計(jì)者不論是在有無(wú)工藝配合的情況下，都需要解決相關(guān)問(wèn)題。通過(guò)深入了解，潔凈室的人凈要求具體為：在入口處需要換鞋，并進(jìn)行一次更衣，潔凈等級(jí)高的區(qū)域會(huì)要求進(jìn)行二次更衣，之后進(jìn)入風(fēng)淋室，最后達(dá)到潔凈生產(chǎn)區(qū)開展工作。而對(duì)于潔凈室物流，具體為:入口-進(jìn)入原料庫(kù)-粗潔凈-傳遞窗-精潔凈-傳遞窗-進(jìn)入潔凈生產(chǎn)區(qū)-傳遞窗-包裝-成品庫(kù)。結(jié)合整個(gè)廠房情況，對(duì)涉及到的人流、物流、消防疏散問(wèn)題必須要予以重視，并進(jìn)行有效解決[6]。在解決中，可在人流和物流部分分別設(shè)置出入口，但是在這有限的空間內(nèi)設(shè)置多個(gè)出入口，需要比較大的成本，因而不夠經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也不利于對(duì)兩個(gè)區(qū)域之間的管理。通過(guò)深入研究和分析，可對(duì)建筑平面采用一字形進(jìn)行布置，而中間可作為生產(chǎn)區(qū)，在兩端各處設(shè)置一個(gè)門廳，其中在東側(cè)門廳作為人流出入口，而西側(cè)則作為貨流出入口使用，這樣人流物流不會(huì)交叉，生產(chǎn)流線也更加合理。結(jié)語(yǔ)：綜上所述，根據(jù)廠房投入使用情況看，效果良好。在進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)中，作為設(shè)計(jì)者，應(yīng)對(duì)每項(xiàng)建筑設(shè)計(jì)都要進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和研究，對(duì)建筑各方面情況和需求有深入的了解。與此同時(shí)，建筑設(shè)計(jì)者還要積極配合相關(guān)工藝要求，不能在設(shè)計(jì)期間過(guò)于依賴工藝，需在設(shè)計(jì)中發(fā)揮自身的技術(shù)和智慧，將人文和空間因素合理融入在其中，從而更好保證建筑設(shè)計(jì)的效果。參考文獻(xiàn)[1]王瑩.創(chuàng)獨(dú)特代工模式:從"集成電路"到"集成系統(tǒng)"——訪武漢弘芯半導(dǎo)體制造有限公司首席執(zhí)行官蔣尚義[J].電子產(chǎn)品世界,2020,27(3):1-2.[2]"芯思維—新動(dòng)能"發(fā)展論壇暨山東電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體器件與集成電路專委會(huì)換屆會(huì)議成功舉辦[J].信息技術(shù)與信息化,2018(8):1-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