潔凈室工程行業(yè)是服務(wù)于高科技、國計民生的常青產(chǎn)業(yè),尖端科技的發(fā)展與居民日常生活質(zhì)量的提升無(wú)不有賴(lài)于潔凈技術(shù)發(fā)展作為其幕后的支持。近年來(lái),隨著(zhù)人們生活水平的逐步提高,潔凈室相關(guān)技術(shù)也從服務(wù)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高端,逐漸向服務(wù)普通工作和生活領(lǐng)域擴展,在食品生產(chǎn)和流通各環(huán)節、高端裝備制造、高端商業(yè)寫(xiě)字樓、大型數據中心、大型活動(dòng)場(chǎng)所,甚至美容化妝等領(lǐng)域都取得了廣泛的應用。
潔凈室工程行業(yè)按照客戶(hù)的要求,提供對微粒、有害空氣、細菌等污染物的有效控制,溫度、濕度、噪聲、照度、潔凈度、室內壓差、氣流速度與氣流分布、振動(dòng)、靜電等各項指標均滿(mǎn)足安全生產(chǎn)需求的潔凈受控空間。潔凈室的主要作用在于為產(chǎn)品生產(chǎn)(如硅芯片等)和服務(wù)提供所需環(huán)境的潔凈程度,以及溫濕度、微震動(dòng)、噪聲、照度等各項指標,使相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)能夠在一個(gè)滿(mǎn)足要求的、受控的、良好的環(huán)境空間中進(jìn)行生產(chǎn)和操作,從而達到提高產(chǎn)品生產(chǎn)的良品率,改善和提升相關(guān)服務(wù)質(zhì)量的目標。
潔凈室工程主要包括潔凈室設計、施工和運行管理前后相關(guān)的三個(gè)環(huán)節。質(zhì)量源于設計,設計是核心。而潔凈工程的施工又區別于一般的建筑工程,包括圍護結構(俗稱(chēng)“房中房”);空調凈化系統;供電、自控、弱電系統;純水、特氣、物料供應系統;廢氣、廢水處理系統及相關(guān)設施。運行管理包括:實(shí)時(shí)檢測,人員培訓,設備維護,以保證受控的生產(chǎn)科研環(huán)境持續符合要求。三個(gè)環(huán)節涵蓋了空態(tài)、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)三個(gè)占有狀態(tài);環(huán)境受控又融合了風(fēng)險評估、生產(chǎn)認證的概念和程序;加之潔凈技術(shù)跨行業(yè)、跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的特點(diǎn):使之潔凈室工程的難度和復雜性增加。因此對于潔凈室工程行業(yè)來(lái)說(shuō),優(yōu)化設計、現場(chǎng)施工環(huán)境的協(xié)調與管控、工程相關(guān)技術(shù)細節的經(jīng)驗積累,對客戶(hù)需求的理解和實(shí)現,以及對設計變更的準備和響應程度等都是衡量潔凈室施工團隊能力的重要指標。
1.我國潔凈室工程行業(yè)發(fā)展現狀
1.1行業(yè)市場(chǎng)規模
從目前我國潔凈室行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看,電子信息、航空航天、精密儀器、醫藥衛生等行業(yè)的持續增長(cháng),極大地推動(dòng)了潔凈室的市場(chǎng)需求,進(jìn)而帶動(dòng)潔凈室工程行業(yè)的大發(fā)展。根據中國電子學(xué)會(huì )綜合測算,2007年中國潔凈室工程行業(yè)整體市場(chǎng)規模為217.14億元,盡管其間受2008年全球金融危機的影響,部分行業(yè)需求下降,波及到潔凈室工程行業(yè),但2009年下半年起,受?chē)野l(fā)布電子信息產(chǎn)業(yè)調整和振興規劃、電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)需求釋放等因素的影響,行業(yè)對潔凈室的需求迅速恢復,使潔凈室工程行業(yè)市場(chǎng)回暖。截止到2011年整個(gè)潔凈室工程行業(yè)市場(chǎng)規模達到387.77億元,五年間的年均復合增長(cháng)率平均為15.6%。
1.2行業(yè)技術(shù)水平和特點(diǎn)
(1)更高的技術(shù)適應性與靈活性
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很快,高科技的產(chǎn)品不斷出現,尤其是電子工業(yè)的發(fā)展更是日新月異,像集成電路的發(fā)展兩三年就更新一代。IC芯片的發(fā)展遵循“摩爾定律”(Intel公司創(chuàng )始人之一GordonE.Moore1965年預言),芯片上可容納的晶體管數目(即集成度)每18個(gè)月便可增加1倍。
10年(2000年一2010年)間我國IC的主流技術(shù)由5英寸、6英寸、0.5lam以上工藝水平提升到8英寸0.18lam~0.25m,12英寸、110nm~90nm~65nm。表征工藝水平的最小線(xiàn)寬(即特征尺寸featUresiZe),目前已進(jìn)入納米(nm)級,“中芯國際”32/28nm已取得關(guān)鍵技術(shù)突破,將在“十二五”中期進(jìn)入量產(chǎn)。
TFT.LCD的發(fā)展速度更快,一二年就上一個(gè)臺階:北京京東方n一LCD薄膜晶體管液晶顯示器5代線(xiàn)(基板尺寸1100lnnl×1300mm)剛投產(chǎn),即開(kāi)始建設合肥京東方6代線(xiàn)(基板尺寸1500mm×1850mm);不到2年又開(kāi)始北京京東方8.5代線(xiàn)(基板尺寸2200mm×2500mm)的建設。目前中電熊貓正規劃TFT—LCD10代線(xiàn)(基板尺寸2889mm×3130mm)的建設。
這就要求為其服務(wù)的高級別的潔凈室必須能適應其發(fā)展速度,有極好的靈活性和適應性,以滿(mǎn)足微電子、光電子等生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展進(jìn)步的要求。建造一個(gè)潔凈廠(chǎng)房投入成本高,使用時(shí)問(wèn)長(cháng),不是一二年就會(huì )拆掉重建。
因此,在潔凈室設計與建造時(shí)必須考慮到生產(chǎn)工藝流程的不斷發(fā)展和變化,使潔凈室具備更好的適應性和靈活性。對于潔凈室工程行業(yè)來(lái)說(shuō),在施工過(guò)程中,或者是在潔凈室使用過(guò)程中,都會(huì )因為生產(chǎn)工藝流程的改變引起的氣流組織、設備容量等方面的變化而導致設計的改變,而這種變更需要在前期設計時(shí)預留好變更的空間,否則將會(huì )為后期的改變埋下隱患。
(2)相關(guān)工藝復雜,技術(shù)風(fēng)險大潔凈室通常用于對環(huán)境要求較高、工業(yè)流程復雜的高科技行業(yè),以及對人民群眾的生命健康造成威脅的醫療衛生和食品行業(yè)。在潔凈室受控空間中,偶爾有一個(gè)大分子的出現,或者是一個(gè)細菌的產(chǎn)生都會(huì )對成品率和人民的生命健康造成巨大的影響。如一個(gè)細菌如果得不到及時(shí)的處理,則可能在幾個(gè)小時(shí)之內就會(huì )形成一個(gè)大的菌落;而大粒子的出現則有可能造成一批次產(chǎn)品的報廢,嚴重的情況下甚至導致潔凈室的報廢。而在氣流組織中,如果人員或半成品的流動(dòng)造成了對潔凈室氣流的特殊擾動(dòng),就會(huì )打破潔凈室內部氣流平衡,引發(fā)各潔凈區域之間氣流的串擾,造成難以估量的損失。
(3)設計和施工復雜,建造費用高高級別潔凈室的建造費用很高,一般來(lái)說(shuō),優(yōu)于1O0級(FS209)單向流的潔凈室,其室內裝修(墻、頂、地、門(mén)、窗等)和空調凈化系統(包括制冷空調設備和管道配件、凈化設備和配件等)的初投資大約為人民幣10000元/mz。如果加上純水制備設備和系統管道,純氣發(fā)生和系統管道,廢水治理設備和管道,消防系統,供配電和自控系統,真空清掃系統,等等,其單位面積的建造投資費用高達25000~30000元/m2。
3.2市場(chǎng)競爭:由價(jià)格競爭轉向價(jià)值競爭
隨著(zhù)電子產(chǎn)品的集成化、精密化、薄(微)型化、功能化等趨勢,對元器件的可靠性要求越來(lái)越高,電子信息制造業(yè)對潔凈室的要求標準也更加嚴格。微量(小)的臟污或微弱的靜電都有可能造成元器件產(chǎn)品良品率的大幅降低,直接影響公司的效益。目前硬盤(pán)磁頭的靜電壓閾值已經(jīng)下降~1]3V以?xún)?,部分IC的封裝環(huán)境要求達到Classl0(FS209)甚至Class1(FS209)的水平。電子信息行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和高性能要求促使潔凈室工程行業(yè)企業(yè)由價(jià)格競爭轉向技術(shù)競爭,只有具備技術(shù)研發(fā)、自主創(chuàng )新能力的企業(yè)才能滿(mǎn)足客戶(hù)需求而持續發(fā)展,才能設計和建造符合要求的高端的潔凈室,相關(guān)技術(shù)和服務(wù)能力的提升將成為未來(lái)市場(chǎng)競爭的焦點(diǎn)。
3.3市場(chǎng)需求:向節能方向發(fā)展
潔凈廠(chǎng)房是我國的耗能大戶(hù)之一。據不完全統計,潔凈室的能耗是一般寫(xiě)字樓的10—3O倍。我國的8英寸芯片廠(chǎng),潔凈室單位面積能耗比美國同類(lèi)型工廠(chǎng)高15%(美國耗能1.28kw/m1.63kW/m,而中國耗能1.48kW/m1.93kW/m)。以上海某知名芯片廠(chǎng)為例,其全年耗電量的51%是用于潔凈室運行及相關(guān)的維護,如果將這51%的能耗合理降低,對企業(yè)來(lái)說(shuō)就意味著(zhù)利潤的增長(cháng)。因此,潔凈室下游相關(guān)行業(yè)企業(yè)越來(lái)越重視潔凈室的節能問(wèn)題。這就要求潔凈室工程行業(yè)企業(yè),從客戶(hù)需求出發(fā),從設計理念、建造施工、設備配備及運行等各個(gè)方面進(jìn)行節能設計,只有采取全方位的節能技術(shù),整個(gè)潔凈室行業(yè)才能持續、良性發(fā)展。
3.4技術(shù)走勢:向空氣分子控制等高端潔凈室工程技術(shù)發(fā)展
空氣分子污染AMC作為IC工廠(chǎng)所關(guān)心的問(wèn)題于20年前最先由日本人提出,近年來(lái),世界Ic卡技術(shù)發(fā)展迅速,IC芯片日益微型化,目前已經(jīng)有贏(yíng)徑為0.4lilln的世界最小的非接觸型無(wú)線(xiàn)射頻識別芯片。AMC對當前的IC生產(chǎn)其潛在的污染比粒子污染要廣泛多,粒子污染控制只需要確定粒徑及個(gè)數,但對AMC控制而言,除了受芯片線(xiàn)寬的縮小而變化外,并受工藝、工藝設備、工藝材料及傳送系統等的影響;更有甚者用于某一工序的各種工藝材料(化學(xué)品、特種氣體等)在很多情況下其微量的分子殘余對下一工序往往可能就是污染物。因此,IC生產(chǎn)過(guò)程中的某些加工工序及工序問(wèn)的材料傳送和存放環(huán)境中,AMC已成為嚴重影響成品率的重要問(wèn)題,AMC分子控制技術(shù)成為潔凈室設計與施工建設的主流趨勢。目前,國內的潔凈室工程行業(yè)企業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始從事此方向的研究。在該領(lǐng)域比較領(lǐng)先的企業(yè)有,亞翔系統集成科技(蘇州)股份有限公司,可以說(shuō)在分子凈化技術(shù)方面該公司已經(jīng)走在了同行業(yè)的前列。而中國電子工程設計院則在防微震方面技術(shù)領(lǐng)先。