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1分鐘停機造成的損失,電壓暫降對半導體制造有哪些危害?

發布時間:2021-09-02  瀏覽:54

1分鐘停機造成的損失,電壓暫降對半導體制造有哪些危害?

隨著IT技術、自動化技術以及電力電子技術的發展,工廠生產自動化程度逐漸提高,生產設備對電壓暫降問題變得越來越敏感,對電能質量的要求也進一步提高。

而在生產過程中出現的電壓暫降等問題,對連續性生產要求高的用戶造成了重大的經濟損失,并逐漸引起電力部門和行業用戶的高度重視。

電壓暫降又稱電壓跌落、電壓驟降、電壓凹陷、晃電等。是電壓有效值在短時間內突然下降又回升的現象。國標GB/T        30137為暫降幅值:90%-1%,短時中斷:<1% 持續時間:10ms-1min。

電壓暫降的原因有很多,主要有:雷擊、短路故障、大電機啟動,這些原因發生頻次高、且有不易察覺等特征。

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 圖注:電壓暫降產生的主要原因

由于電網環境的復雜性,所以目前電壓暫降是電網運行過程中客觀存在且不可避免的現象,國內某封測企業2019年發生暫降11次,損失達200余萬元。美國電力研究院(EPRI)分析,工業客戶平均每年經歷66電壓暫降問題。 

       電壓暫降是影響半導體行業生產損失最嚴重、危害最大的電能質量問題。除此之外常見的電能質量問題包括:“功率因數諧波三相不平衡”。

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半導體行業屬于連續性生產制程,一旦由于供電質量造成生產暫停需要耗費極大的停工成本,比如核心生產機臺(光刻機)暖機就需耗費        24 小時。

半導體制造過程中,微小的粉塵都可能造成晶體管短路燒毀,在濺射鍍膜等部分制程甚至需維持真空,一旦出現供電質量問題導致機臺設備宕機、制程中止,就會造成廢料、設備損壞、甚至停產等嚴重事故發生。       

一些高精密生產機臺設備,如:刻蝕、氣相沉積、光刻、加熱、清洗、測量儀器、自動檢測等設備也很容易受供電質量的影響。

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據統計,半導體行業每一次停機事故所造成的直接和間接經濟損失可高達上億元。為防止電壓中斷和電壓暫降等供電質量問題造成半導體生產設備宕機,就必須在機臺設備輸入前端配置供電質量保障設備。       

按照國標GB50809《硅集成電路芯片工廠設計規范》和GB51136《薄膜晶體管液晶顯示器工廠設計規范》要求,半導體工廠必須配置防電壓暫降設備,以防止電壓暫降對生產機臺設備的影響。         

各類電能管理方案對比,VDC方案能否全面替代UPS?

作為國內電壓暫降保護領域的代表廠商,深圳市科雷特能源科技股份有限公司(以下簡稱科雷特)半導體事業部劉總監近日在第三屆深圳國際半導體5G應用展上接受了媒體的采訪。

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劉總監談到,因為半導體、顯示制造企業對生產連續性要求特別高,因此此次參加第三屆深圳國際半導體5G應用展的主要目的,就是為了進一步推廣企業產品,提高知名度,同時希望能為半導體、顯示企業提供技術與服務。         

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圖注:GRT-VDC電壓暫降保護系統

目前市面上電壓暫降保護方案主要有三種類型,分別是:UPS、IUPS、電壓暫降保護裝置。而主要客戶涵蓋各類需要大量用電,且對連續用電和電能質量有高度要求的企業,如半導體、電子電器、汽車制造、食品醫療、公共設施等。此外,房地產、工業均有成功案例。

VDC的保護方案應用比較靈活,優點是維護工作量低,保護范圍廣,保護時間可定制,環境適應性強,占地小,可靠近終端設備擺放,且超級電容效率大于99%,使用壽命長。

在配電房裝配,也可以單獨針對要保護的設備,如光刻機、蝕刻機等單獨配置。當然,VDC也無法完全取代UPS。VDC的缺點是初始投資成本較高,因為是只處理電壓暫降保護的情況,同時保護時間較短。如果需要保護的時間超過1分鐘,一般還是采用UPS或IUPS。 

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圖注:GRT-IUPS智慧節能型后備電源

       UPS的不足是能耗較高,運維成本高、電池更換費用高,且每個星期要充放電一次,很多時候UPS的能耗成本會達到整體設備能耗的8~9%,工業級的可能達到10%。         

“我們進行過測算,采用科雷特的iUPS設備能耗是1%,如果以產品使用10年周期計算的話,性價比高,整體設備及損耗的費用可做到UPS的28%,可以說是一個巨大的成本節約。”

國產化帶來新利好,半導體供電保護需求爆發進行時

 “簡單的說,不管你是哪個行業,只要對用電連續性有高要求的企業。不管是VDC、iUPS(斷電+壓降保護)都可以用起來。” 

目前顯示面板領域的華星光電、京東方、天馬微,以及半導體晶圓制造領域的中芯國際、華虹,還有封測領域的安博、化學品清洗材料領域的新宙邦等都跟科雷特有合作,此外科雷特也為華為和代工廠的SMT生產線提供過壓降保護方案。    劉總監也提到近年來國產半導體設備廠商進步很快,如中微半導體、北方華創等。國產半導體設備的崛起也帶動了科雷特等周邊配套供應商一起進入各大晶圓廠的供應鏈,產生集聚效應。此外,目前國內半導體生產開始要求達到一定的國產化率,這對于國產供電設備供應商是一大利好。

“在半導體領域相比同行,我們還算是比較新的公司。”        盡管如此,科雷特始終以用戶需求出發、提供全面周到的用戶支持服務。 

相信隨著2021年各大晶圓廠繼續擴充產能,未來深圳科雷特將在半導體設備領域迎來豐收!

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