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中芯北方集成电路制造(北京)有限公司建设12英寸集成电路生产线项目

信息来源:科技促进中心发布时间:2019年10月29日 浏览次数:

1工程概况

  中芯北方集成电路制造(北京)有限公司建设12英寸集成电路生产线项目位于北京市经济技术开发区内,厂区北邻41#地块,东临文昌大道,南临西环中路,西邻地盛南街。用地性质为一类工业用地,规划用地面积113,673.7平方米,总建筑面积288,882.38平方米,此次申报面积为126,099.26平方米。生产产品为12英寸芯片,生产线设备主要包括:工艺制程设备、探针测试设备、可靠性测试及成品测试设备、计算机辅助设计设备等。项目建设有一条线宽45~28nm集成电路芯片生产线,完成12寸集成电路晶圆产能35,000片/月。项目于2019年9月获得绿色工业建筑三星级运行标识。

图1 项目的实景照片

图2 中芯北方三星级绿色建筑标识证书

2绿色建筑技术措施

2.1可持续发展的建设场地

       项目西南紧临西环中路、东临文昌大道,交通便捷。项目设计中,综合考虑风向、朝向、工厂美观及节约用地,根据工艺流程,将各生产车间及仓库联系起来形成联合厂房,公用系统在厂区内动力站单独设置,紧临生产厂房;项目总体规划按照功能分区合理、生产工艺流程合理、物流顺畅、运输路线短捷和人流、物流分开的原则进行总平面布置。

       生产区产品通过“小天车”运送至下一环节,小天车为全自动控制,轨道设置在车间顶部,充分利用了空间,并保证了物流运输的通畅,小天车的建设规模能覆盖整个生产车间,满足生产工艺需求,小天车配置240辆,小天车立体货架+悬空货架容量可容纳17002个晶圆盒。

       项目仓储使用立体货架包括:手摇密集层板货架30组,重型托盘货架14组,固定式层板货架38组。

       厂区门外设有公交站点、开发区自行车租赁点、厂区内设自行车棚、停车场等(自行车停车位共280个,满足目前17%的员工自行车停车需求),设置员工宿舍和班车,班车用于接送员工上下班。

图3 生产区域小天车图示

       项目容积率为2.332,建筑系数为63.89%,透水地面占室外场地面积的比例为30.10%,项目内部绿地率为5.54%,本项目所有建设用地控制指标满足国土资源部颁布的《工业项目建设用地控制指标》的要求。

       厂区内植物综合考虑地区气候因素及环境效益,具有降噪、阻挡粉尘、净化空气的作用,种植植物有国槐、白蜡、玉兰、丛生丁香、丛生紫薇、连翘、红王子锦带等,适应性强,水土保湿效果良好。项目厂区共种植苗木29种,共计5587株,共死亡126株,植被成活率达到97 %。

2.2 节能与能源利用

       项目建筑围护结构热工参数满足国家现行有关标准;外门、外窗的气密性和开启方式符合要求;生产及辅助生产的建筑未采用玻璃幕墙;电力系统三项不平衡、功率因数和谐波治理满足要求。建筑合理利用自然采光;人工照明符合要求;风机、水泵采用了变频控制;水、电、热、气计量符合要求,进行了用能的分区、分类、和分项计量。

图4 电力系统

       洁净室通过在MAU的第四道盘管(再热段)降低热水用量,再由供应端降低新风温度降低洁净室内干冷盘管开度减小冰水用量,达到节能降耗目的,每年节约标煤396.23tce,节约费用170.33万元。

       项目采用了温湿度独立控制技术,低温冷冻水主要用于除湿,中温冷冻水主要用于降温,采用温湿度独立控制系统,能根据用能区域温湿度情况分别控制,提高了能源的利用效率。采用温湿度独立控制技术比普通制冷系统要节标煤674.02tce,节电费329.06万元。

       冬季Free cooling系统通过利用外界冷空气对冷却水进行降温,进行较低温度冷却水对冷冻水降温,再通过冷塔对吸收热量的冷却水进行降温,减少冰机降温耗电。冬季共节标煤536.56tce,节电费261.95万元。

       冷冻水的供回水温度分别为低温冷冻水6~12℃,中温冷冻水12~18℃,合理的设定了冷冻水的供回水温度;空调系统的划分、送回风方式合理并证实节能有效;公用和电气设备设置了有效的节能调节系统;对制冷、空调、供暖等系统进行了节能调试,调试功能正常。

       项目实施了蒸汽冷凝水余热回收,将蒸汽冷凝水(约90℃)热量用于原水水箱加热;实施热泵冰机余热回收技术,将CYK热泵机组串联在热水回水管路,原供热系统保持不变,将热水从55℃加热到68℃替代部分蒸汽热量,原蒸汽作为补充热源和备用热源。燃烧VOCs废气回收热量,用于沸石转轮中活性炭的脱附环节。

2.3 节水与水资源利用

       项目生产给水采用市政再生水,补充使用市政自来水;生活给水采用市政自来水。非生产用水主要有冲厕、道路清扫、外墙清洗、绿化等均采用市政再生水为水源,冲厕采用生产用水回用水;厂区道路、外墙清洗用水采用雨水池收集的雨水和市政自来水作为水源,2018年雨水收集量满足使用,未使用自来水。项目非传统水源利用率为64.10%。整体水重复利用率为99.32%。工艺用水(超纯水)水重复利用率为97.70%。

       收集厂区雨水处理后用于该区内车辆冲洗和绿化、道路浇洒用水、景观水体补给及中水回用等。收集雨水下垫面面积约为113,673.7平方米。

图5 UPW F/R节水系统图示

       项目使用两项节水技术,分别为UPW F/R节水系统和本地洗气塔废水回收系统,如下:

       UPW 经使用可以回收部分水进行汇集,经过水质检测合格的,送回预处理水槽,不合格的排入废水处理系统;F/R系统是回收FAB 的第一道冲洗排水, L/R系统是回收FAB 的最后一道冲洗排水,UPW F/R系统水重复利用率为68.10%;

       本地洗气塔废水进行回收,经洗气塔使用的废水,汇入回水水箱,然后经过多介质过滤器、活性炭过滤和阴阳离子交换处理之后,产水再供应给本地洗气塔(Local Scrubber)使用,本地洗气塔废水回收系统水重复利用率为66.28%。

2.4节材与材料资源利用

       项目在建筑、结构设计中预留了动力及设备的孔洞,充分考虑设备及生产线的高度、规模等因素,合理布置工艺及设备。

       项目为厂房建筑,采用简单装修。在建筑设计中为动力、给水排水、暖通、电照、供电、自控、弱电等专业预留孔洞,并且土建、结构和内外装修同步协同施工,减少二次施工的建筑垃圾和噪音影响,同时保证了建筑结构的安全性。

       项目建筑造型简约,建筑形体规则,外表面突出构件具备遮阳、导光、承载等功能。建设过程中使用钢材93,196,055吨、钢筋137,302,946.37吨,可再循环材料使用量占所用相应建筑材料总量的75.45%。各项建材原料均来自北京本地,运输距离小于400km。

2.5室外环境与污染物控制

       中芯北方集成电路制造(北京)有限公司建设12英寸集成电路生产线项目产生的污染物主要有废气、废水、噪声和固体废物。

       废气包括酸性废气、碱性废气和有机废气三类。酸性废气和经本地处理系统处理后的特殊性废气合并后经以20%NaOH溶液为吸收剂的湿式洗涤塔处理,再排到大气,废气的处理效率可达到90%。含碱废气经废气洗涤塔处理,利用硫酸溶液作中和吸收液净化含碱废气,碱性废气经洗涤塔处理达标后排入大气。有机废气收集后,经过特殊的沸石浓缩转轮将有机溶剂废气浓缩后燃烧处理,处理后由楼顶排气筒排放。所有废气经处理设施处理后均达标排放。

       废水包括生产废水和生活污水两大类。生产废水包括含氨废水、含氟废水、研磨废水、含铜废水和酸碱废水五类,生活污水主要是职工卫生间污水、餐厅废水等。按照水质不同分别经不同处理系统处理后通过废水排口排入经开污水处理厂和开发区路东区污水处理厂。

       噪声主要来源于风机、循环水泵、冷水机组、空压机、排气设备、MAU等设备。噪声源设备安装在动力设备厂房内,通过对室内墙面敷设吸音材料,选用低噪声设备,采取基础减振、隔声措施,对空压机四周加隔音板,设减振台基础,主排风管设消声器,管道进出口采用柔性软接,靠近厂界一侧设声屏障等措施,将声源噪声值控制在标准要求范围内。

       项目产生的固体废物包括一般固废和危险废物两类。一般固废和危险废物分开贮存,分别交予有资质的单位处理,固体废物的贮存和处置符合国家现行有关标准的规定。工艺上蚀刻工序产生的废硫酸用于废水处理系统调节pH值使用,回用量占回收总硫酸的比例约为32.91%。2018年废晶圆回收利用率为78.75%。

       建筑观光环境友好,路灯采用35W太阳能路灯,没有大功率投射灯等易产生光污染的照明方式。

       项目运行过程中有工频电场、高频电磁场、X射线的产生,经北京市环境保护局审查准予使用V类放射源、使用Ⅲ射线装置,并于2016年10月8日获得辐射安全许可证。经检测,电磁辐射环境影响优于国家、行业和地方现行有关标准的规定。

2.6室内环境与职业健康

       厂房内空气温度、湿度、风速设计符合《工业企业设计卫生标准》GBZ1。该厂房相关产品、开发、制造所涉及的职业健康和安全管理满足规定要求,已获得职业健康安全管理体系认证(2015年获得OHSAS认证,2018年转版为ISO认证)。中芯北方每天对生产厂房内的无尘室、黄光区的温度和湿度进行在线监测,温湿度控制符合国家现行《工业企业设计卫生标准》GBZ1的要求。无尘室风速可以实现在线监测,同时定期人工进行测试,风速运行参数符合标准要求。

       在项目可行性论证阶段,进行了职业病危害预评价,将本项目定为职业病危害较重的建设项目,并取得国家生产监督管理总局批复。在初步设计阶段,企业编制了《中芯北方集成电路制造(北京)有限公司建设12英寸集成电路生产线项目职业病防护设施设计专篇》。在项目试运行稳定后,对本项目进行职业病危害控制效果评价。项目在运行过程中,各项职业病危害防护措施运行正常。各岗位职业病危害因素的浓度(强度)符合国家有关职业卫生标准、规范的要求。

       项目选用低噪声、低振动的设备,设备安装时设置减振基础和消声装置,采取的减振降噪技术措施符合《工业企业设计卫生标准》的要求,可以达到减振降噪效果。

2.7运行管理

       项目运营单位已经获得环境管理体系、健康安全管理体系、能源管理体系认证证书。建立了包括能源管理、水资源管理、职业健康、安全及环境保护等相关机构和管理部门的组织架构。建立能源与碳排放管理体系,编制和完善必要的文件;公司设立了中芯北方(北京)节能管理委员会,每月召开节能管理推进会议,回顾能源节约情况,解决工作中遇到的问题;遵照法规的要求,对能源管理人员、计量人员和统计人员进行专业培训。管理单位建有多种奖惩制度:对节能的提案进行激励制度,对浪费能源等现象提出持续改善制度,要求对应部门和工作人员提出整改措施等,积极发动广大员工多提合理化建议和改善措施,制定评分标准,由企业电子化系统自动评分,选取优胜者。企业制定了职业病危害防治责任制度、职业病危害告知制度等十二项职业卫生管理制度,制定有职业卫生岗位操作规程。同时根据制度的要求开展了职业卫生培训、职业健康检查,发放了个人防护用品等,并建立了职业卫生档案及职业健康监护档案。公司有专职安全管理人员,设有环保安全卫生部,负责公司职业安全、卫生、消防、紧急应变管理等方面的监督、检查,并制定规划及整改措施,对公司全体员工进行安全及卫生教育、宣传、培训并考核。

       项目中控系统根据企业特点设置,由多个子系统组成,包括电力系统、暖通系统、水系统等。主要用于厂区的高低压电站、洁净厂房、办公楼、各个站房、各类库房等部门的一级、二级、三级的能源计量和管理。建立能源信息的采集、监测与管理平台,使能源管理工作能达到国家先进水平。建筑物和各类站房设施为自动控制系统,包含在能源管理系统内。能源监视显示过程实时数据,表现表计状态,报警信息画面等。后端控制和显示部分集中分布在动力站4层厂务中控室。

       公用设备按照负责部门,分别制定了自己的检修保养制度,制度完善,通过现场查看保养维修记录,发现制度执行情况良好,记录完整准确,设备运行无异常。

3 总结

       中芯北方12英寸集成电路生产线项目在绿色建筑设计理念、运行效果等方面得到专家组的高度评价和认可,项目通过开展绿色制造系统集成项目,使得单片晶圆产品平均消耗的电子级高纯硫酸从13.3L降低到10.0L,降低24.81%,每年节约71.4万升高纯双氧水,每年减少废硫酸排放2910吨。同时经过下游单位的无害化绿色处理,达到“厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化”的目标。

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