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    控制系統

    施耐德電氣 | 如何提高半導體工廠的配電可靠性

      2022年03月04日  

      半導體制造工廠需要消耗大量電力來支持其設施運行和制造過程。大型工廠每小時可消耗高達100兆瓦時電力,相當于一個普通家庭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。隨著產量增加,以及過程復雜性提高,電力消耗會持續增加。例如,最新的極紫外光刻技術的耗電量是從前的10倍。

    配電可靠性至關重要

      從原材料到成品芯片制造完成通常需要85天,包括多達300項獨立操作流程。用于完成這些步驟的設備包括離子注入機、光刻機、沉積系統、氧化爐、蝕刻機,等等。

      每項精密半導體的制造過程都需要優質可靠的電源保證。任何電力供應問題,比如停電或電壓驟降,都可能中斷操作,導致大量半導體產品報廢。

      斷電或電壓驟降可由不同因素引發:或與基礎設施質量有關,印度供電不穩即屬于這種情況;或與氣象災害等外部事件引發,在美國即發生過因嚴寒天氣引發的斷電導致半導體工廠停工的事件。

      而短期停電可能會對接下來長達數月的芯片生產帶來威脅,因為停電會對制造流程的各個部分產生影響,代價十分高昂,通常損失約數百萬美元,有時甚至高達數千萬美元。通過更有效的配電管理縮短意外停機時間可以避免制造過程中無法預見的損失。

    面向未來的配電技術

      在這個競爭激烈的行業中,工廠的成功和失敗僅一步之遙。電力干擾對工廠的成本、過程效率和良品率影響重大,因此可靠的、有彈性的電力供應是工廠的差異化優勢之一。

      成功的工廠往往通過精心設計的、面向未來的配電基礎設施來確??煽康碾娏?。例如,這些經過數字化改造的設施,可通過部署電能質量儀表來抓取毫秒級的電能質量事件,通過軟件分析事件原因,增加治理設備來形成閉環管理。當工廠能夠依靠來自其配電網絡的高質量、高可用性電能時,就能更快適應不斷變化的需求。

    應用產品及健康診斷

      UPS (不間斷電源系統)

      降低停機風險的方法很多。其中最有效的方法是使用不間斷電源系統(UPS)減少電源問題的影響。UPS可確保過程自動化和控制系統的不間斷運行,并幫助確保關鍵基礎設施的電力供應。輸入電壓干擾,如峰值、涌浪、驟降和諧波也可通過UPS調節。高質量電源有助于確保那些敏感工具及過程高效率運行,防止設備在瞬態電源故障或臨時功耗期間發生故障,避免昂貴的設備過早磨損。

      UPS是如何發揮作用的? UPS能夠感知市電的波動或斷電。它的內部電路快到足以承擔電力負載,使下游設備不受影響。然后UPS利用電池中儲存的電力作為過渡用電,直到恢復市電供應,或者直到啟動柴油發電機來承擔臨時電力供應。

    健康診斷-防止系統停機的數字化解決方案

      工廠還可以使用電力監測系統(PO)和電能質量儀表(PM8000、 ION9000)來提高配電系統和控制系統的運行效率、連續性、可靠性和安全性。

      通過儀表,軟件系統可以實現瞬態捕捉(20微秒)及擾動方向判定(DDD)且系統支持提供SEMI F47曲線報告,實現暫態電能質量問題以及工藝設備對電壓暫降耐受能力的分析評估,從而洞察配電系統的健康狀況,提前預知風險,為工廠提升性能,制定決策提供參考。

      近期施家將推出行業新品PQB,從而幫助用戶無需停電,即可實現配電系統電能質量問題的在線檢測、分析和診斷。

      同時數字化方案還能跟蹤半導體制造設備的能耗情況,并根據SEMI S23 (半導體制造設備之能源、電力、原料節約標準)驗證能效及改進。

    案例

      半導體工廠通過技術解決方案預防停機與識別系統異常

      某年產量約為50萬枚芯片的大型半導體芯片制造商和代工廠使用此類解決方案應對其最嚴峻的供電挑戰。

      這家制造商需要最大限度提升配電系統的可用性和可靠性,確保1500多個OEM流程設備的不間斷運行(24/7),同時減少電網漂移。他們采用了UPS,同時結合提供實時信息的電力監測軟件和儀表,成功保障了電力供應,也因此能夠更好地管理整個工廠的能源成本、質量和可靠性。

      他們最終獲得了更安全、更可靠、更高效的配電系統?,F在該廠可以獲取改善工廠電能質量的詳細分析報告。系統異常時,工作人員會收到SMS發送的通知。而且,該配電系統符合EN 50160等電能質量合規標準。

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