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我国洁净室工程市场现状与未来发展情况
发布者:     浏览次数:2368     发布时间:2015-4-20
O 引言
洁净室工程行业是服务于高科 技、国计 民生 的常青产业,尖端科技的发展与居 民日常生活质量 的提升无不有赖于洁净技术发展作为其幕后的支持。 近年来,随着人们生活水平的逐步提高,洁净室相 关技术也从服务技术与产业高端,逐渐 向服务普通 工作和生活领域扩展 ,在食品生产和流通各环节 、 高端装备制造 、 高端商业写字楼、 大型数据 中心、 大 型活动场所,甚至美容化妆等领域都取得 了广泛的 应用 。
洁净室工程行业按照客户的要 求,提供对微 粒、 有害空气、 细菌等污染物的有效控制, 温度 、 湿 度、噪声、照度 、洁净度、室内压差、气流速度与 气流分布、振动 、静 电等各项指标均满足安全生产需求的洁净受控空间。洁净室的主要作用在于为产 品生产 ( 如硅芯片等 ) 和服务提供所需环境的洁净 程度,以及温湿度、微震动、噪声、照度等各项指 标 ,使相关产品和服务能够在一个满足要求的、受 控的、良好 的环境空间中进行生产和操作 ,从而达 到提高产品生产的 良品率,改善和提升相关服务质 量 的 目标 。
洁净室工程主要包括洁净室设计、施工和运 行管理前后相关的三个环节 。质量源于设计,设计 是核心 。而洁净工程 的施工又区别于一般的建筑工 程 ,包括 围护结构 ( 俗称 “ 房中房” );空调净化系 统;供 电、自控、弱 电系统;纯水、特气 、物料供 应系统;废气、废水处理系统及相关设施 。运行管 理包括 :实时检测 ,人员培训 ,设备维护 ,以保证 受控的生产科研环境持续符合要求 。 三个环节涵盖 了空态 、静态、动态三个 占有状态;环境受控又融 合 了风险评估、生产认证的概念和程序;加之洁净 技术跨行业 、跨专业、跨学科的特点:使之洁净室 工程的难度和复杂性增加 。因此对于洁净室工程行 业来说, 优化设计、 现场施工环境 的协调与管控 、 工程相关技术细节的经验积累,对客户需求的理解和 实现,以及对设计变更的准备和响应程度等都是衡 量洁净室施工 团队能力的重要指标 。
1.我国洁净室工程行业发展现状
1.1 行业市场规模
从 目前我 国洁净室行业市场发展来看 , 电子 信息、航空航天、精密仪器 、医药卫生等行业的持 续增长 ,极大地推动 了洁净室的市场需求,进而带 动洁净室工程行业 的大发展 。根据中国电子学会综 合测算 , 2007年中国洁净室工程行业整体市场规模 为 217. 14 亿元,尽管其间受 2008年全球金融危机 的影响,部分行业需求下降,波及到洁净室工程行 业 ,但 2009 年下半年起 ,受国家发布 电子信息产 业调整和振兴规划、电子信息产品市场需求释放等 因素的影响,行业对洁净室的需求迅速恢复,使洁 净室工程行业市场 回暖。 截止到2011年整个洁净室 工程行业市场规模达到 387. 77亿元 ,五年 间的年 均 复合增长率平均 为 15. 6% ( 见图 1) 。
1.2 行业技术水平和特点
( 1) 更 高的技术 适应性与灵活性
科学技术 的发展很快 ,高科技 的产 品不断 出 现 ,尤其是电子工业 的发展更是 日新月异,像集成 电路的发展两三年就更新一代。 IC 芯片的发展遵循 “ 摩 尔定律 ” ( Intel 公司创始人 之一 G ordon E . Moore 1965 年预言) ,芯片上可容纳的晶体管数 目 ( 即集成度 ) 每 18个月便可增加 1倍。10年 ( 2000 年 一 2010 年 ) 间我 国IC 的主流技术 由5 英寸、6 英 寸、0. 5 lam 以上工艺水平提升到 8英寸 0. 18 lam~ 0. 25 m,12 英寸、110 nm~90 nm~ 65 nm。表 征工 艺水 平 的最 小线 宽 ( 即特征 尺 寸 featU r e s i Z e ) , 目前 已进入 纳 米 ( n m ) 级 ,“ 中芯 国 际” 32/ 28nm 已取得关键技术突破,将在 “ 十二 五” 中期进入量产 。TF T . L C D 的发展速度更快 , 一二年就上一个 台阶:北京京东方n 一 L CD薄膜晶 体管液晶显示器5代线 ( 基板尺寸 1100 lnnl × 1300 mm) 刚投产,即开始建设合肥京东方 6 代线 ( 基 板尺寸 1500 mm × 1850 mm) ;不到 2 年又开始 北京京东方 8. 5代 线 ( 基板尺寸 2200 mm × 2500 mm) 的建设。 目前中电熊猫正规划 TFT— L C D 10 代线 ( 基板尺寸 2889 mm × 3130 mm ) 的建设。 这就要求为其服务的高级别的洁净室必须能适应其 发展速度,有极好的灵活性和适应性,以满足微电 子、光电子等生产工艺不断发展进步的要求 。建造 一个洁净厂房投入成本高,使用时问长,不是一二 年就会拆掉重建。因此 ,在洁净室设计与建造时必 须考虑到生产工艺流程的不断发展和变化,使洁净 室具备更好的适应性和灵活性 。对于洁净室工程行 业来说,在施工过程中,或者是在洁净室使用过程 中, 都会因为生产工艺流程的改变引起 的气流组织、 设备容量等方面的变化而导致设计的改变,而这种 变更需要在前期设计 时预 留好变更的空间,否则将 会为后期的改变埋下 隐患。
( 2 ) 相 关工 艺复杂 ,技 术风 险大 洁净室通常用于对环境 要求较 高、工业流程 复杂的高科技行业,以及对人 民群众 的生命健康造 成威胁的医疗卫生和食品行业。在洁净室受控空间 中,偶尔有一个大分子的出现,或者是一个细菌的 产生都会对成品率和人 民的生命健康造成巨大的影 响。如一个细菌如果得不到及时的处理,则可能在 几个小时之内就会形成一个大的菌落;而大粒子的 出现则有可能造成一批次产品的报废,严重的情况 下甚至导致洁净室的报废。而在气流组织中,如果 人员或半成品的流动造成了对洁净室气流的特殊扰 动,就会打破洁净室 内部气流平衡,引发各洁净区 域之间气流的串扰 ,造成难 以估量的损失。
( 3 ) 设计 和施 工复杂 ,建 造 费用高 高级别洁净室 的建造 费用很 高 ,一般来 说, 优于 1O0 级 ( FS 209) 单 向流 的洁净室 ,其室 内 装修 ( 墙、顶、地 、门、窗等 ) 和空调净化系统 (包 括制冷空调设备和管道配件、净化设备和配件等) 的初投资大约为人 民币 10000 元 / mz。如果加上纯 水制备设备和系统管道,纯气发生和系统管道 ,废 水治理设备和管道, 消防系统, 供配电和 自控系统 , 真空清扫系统,等等 ,其单位面积的建造投资费用 高达 25000~ 30000 元 / m2。
3.2 市场竞争 :由价格竞争转向价值竞争
随着 电子产 品的集成 化、精 密化 、薄 ( 微 ) 型化、功能化等趋势,对元器件 的可靠性要求越来 越高,电子信息制造业对洁净室的要求标准也更加 严格 。微量 ( 小) 的脏污或微弱 的静 电都有可能造 成元器件产品良品率的大幅降低,直接影响公司的 效益。 目前硬盘磁头的静 电压阈值 已经下降~1 ]3V 以 内,部分 IC 的封装环境要求达到 Classl0 (FS 209) 甚至 C lass 1 ( FS 209) 的水平 。电子信息行业的 技术发展和高性能要求促使洁净室工程行业企业 由 价格竞争转 向技术竞争,只有具备技术研发、自主 创新能力的企业才能满足客户需求而持续发展,才 能设计和建造符合要求的高端的洁净室,相关技术 和服务能力的提升将成为未来市场竞争的焦 点。
3.3 市场需求:向节能方向发展
洁净厂房是我国的耗能大户之一 。据不完全统计,洁净室的能耗是一般写字楼的 10— 3O倍 。我 国的 8英寸芯片厂,洁净室单位面积能耗比美国同 类型工厂高 15% ( 美国耗 能 1. 28 kw / m 1. 63 kW/ m ,而 中国耗能 1. 48 kW/ m 1. 93 kW/ m ) 。 以上海某知名芯片厂为例,其全年耗电量的51%是 用于洁净室运行及相关的维护,如果将这 51% 的 能耗合理降低 ,对企业来说就意味着利润的增长。 因此,洁净室下游相关行业企业越来越重视洁净室 的节 能问题 。这就要求洁净室工程行业企业 ,从 客户 需求 出发 ,从设计理念 、建造施工、设备配 备及运行等各个方面进行节能设计,只有采取全方 位 的节 能技术 ,整个洁净室行业才能持续、 良性 发 展 。
3.4 技术走势 :向空气分子控制等高端洁净室工程 技术发展
空气分子污染 AMC 作为IC 工厂所关心的问题于 20 年前最先由日本人提出,近年来,世界 Ic卡技术发展迅速, IC 芯片 日益微型化 ,目前已经有赢 径为0.4 lilln的世界最小的非接触型无线射频识别芯 片。AM C 对当前的IC 生产其潜在的污染 比粒子污 染要广泛多, 粒子污染控制只需要确定粒径及个数, 但对 AMC 控制而言 ,除了受芯片线宽的缩小而变 化外 ,并受工艺、工艺设备、工艺材料及传送系统 等的影响;更有甚者用于某一工序的各种工艺材料 ( 化学品、 特种气体等) 在很多情况下其微量的分子 残余对下一工序往往可能就是污染物。因此,IC 生 产过程中的某些加工工序及工序问的材料传送和存 放环境中,A MC 已成为严重影响成 品率的重要 问 题 ,A MC 分子控制技术成为洁净室设计与施工建设的主流趋势 。 目前,国 内的洁净室工程行业 企 业中已经开始从事此方向的研究。
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