大功率半導體集成電路芯片廠房設計案例
2024/12/20
1、項目背景與設計要求
半導體集成電路芯片生產(chǎn)廠房在工業(yè)建筑中屬潔凈建筑，相對其它工業(yè)建筑它的設計難度是比較大的。在沒有具體工藝配合的情況下，對建筑設計者更是一個挑戰(zhàn)。這就要求建筑師必須深入研究電子類產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的特點和各項技術要求，了解目前國內外同類生產(chǎn)廠房的通行做法與發(fā)展趨勢，從中找出原理性的技術特點，用于指導我們的建筑設計及其它相關專業(yè)的設計。
2、電子類潔凈廠房的技術特征
1）電子類生產(chǎn)廠房因其生產(chǎn)產(chǎn)品對空間環(huán)境特殊的潔凈度要求，建筑平剖面空間以及技術措施首先應保證生產(chǎn)空間的潔凈度，對進入生產(chǎn)空間的人流物流以及設備等，均應做凈化和無塵處理。其流程和空間組成簡示如下圖：
3）電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代快，其生產(chǎn)工藝和設備也在不斷更新，要求建筑空間有一定的靈活性和可變性，以適應工藝和產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代要求。
4）集成電路芯片生產(chǎn)雖是流水作業(yè)但因其運輸量小不需十分嚴格的工序銜接，在建筑空間布局上可相對自由。
3、建筑的對策
根據(jù)上面集成電路芯片生產(chǎn)廠房的技術特征，因其生產(chǎn)工藝有其靈活性的特點，在沒有具體工藝配合的情況下建筑設計是可以先行的。
建筑設計中考慮場地和建筑規(guī)模因素，將建筑確定為四層，其中一、二層為潔凈生產(chǎn)空間及其附屬空間；三、四層為包裝、研發(fā)和管理用房。潔凈生產(chǎn)區(qū)平面為44m×13.5m的簡單矩形，四周設置2.1m的清潔走廊，潔凈生產(chǎn)區(qū)潔凈等級全部確定為100級，清潔走廊為萬級，,這樣的空間布局是為拓寬對不同生產(chǎn)工藝的適應性和發(fā)展變化的靈活性(圖2)。在剖面空間的設計上，采用凈高為3m的裝配式潔凈室，上設技術夾層，上送側回式凈化氣流組織，建筑層高為6m(圖3)。潔凈室的空氣凈化設計由專業(yè)公司承擔。
100級潔凈生產(chǎn)廠房人、物流的凈化是關系到潔凈室能否達到潔凈要求，能否生產(chǎn)出高質量產(chǎn)品的關鍵，是建筑學專業(yè)在有無工藝配合的情況下都必須解決好的問題。
100級潔凈室人凈要求為：入口※換鞋※更換外出服※洗浴※清潔走廊※二次洗浴※換潔凈服※風淋室※潔凈生產(chǎn)區(qū) 。
100級潔凈室物凈要求為：入口※原料庫※粗潔凈※傳遞窗※精潔凈※傳遞窗※潔凈生產(chǎn)區(qū)※傳遞窗※包裝※成品庫對于整個廠房，還有非潔凈人、物流、消防疏散問題都必須統(tǒng)籌解決好。
一個簡單的辦法就是潔凈與非潔凈部分分別設置出入口，但在有限的建筑空間內設置4個出入口，顯然很不經(jīng)濟，也不利于管理及兩區(qū)之間必要的聯(lián)系。詳細分析該廠房人、物流的流程及各部分的關系，建筑平面采用一字形布置，中間為生產(chǎn)區(qū)，兩端各設置一個門廳，東側門廳為人流出入口，西側門廳主要為貨流出入口，同時兼顧人員的緊急疏散口，每個門廳內設置一部套梯，通過套梯將潔凈與非潔凈人、物流分開(圖4)。
為節(jié)省占地和節(jié)省設備管道，空氣凈化機房、超純水處理站貼建在一層，潔凈空氣、純凈水通過技術管道夾層送到潔凈生產(chǎn)區(qū)。為避免設備運行時震動產(chǎn)生灰塵，設備用房與主體廠房間結構設縫斷開，這是潔凈建筑設計所必須的。
其它潔凈建筑共性的技術問題和細節(jié)構造處理均遵照我國“潔凈廠房設計規(guī)范”設計。
4、結語
每一項建筑設計都是一個深入學習和研究的過程，要了解建筑的特殊要求和建筑應解決的主要問題，這是建筑師必須要做的功課。
工業(yè)建筑設計建筑師要配合工藝要求，但不能完全被動地依賴工藝，應在設計中發(fā)揮自身的技術與藝術智慧，要充分考慮人文和空間因素，讓工業(yè)建筑更多地留下建筑設計的痕跡。
