半導體廠房的設計建造是一項高度復雜、專業性極強的系統工程，涉及潔凈室、微振動控制、電磁屏蔽、特殊氣體/化學品管理等關鍵技術。

一、設計建造流程：

1.需求定義與可行性分析

（1）確定工藝節點（如28nm、7nm等）及產能需求

（2）分析選址條件（地質、氣候、電力/水源供應）

（3）評估環保法規（廢氣廢水處理要求）

2. 概念設計階段：

（1）確定潔凈室等級（ISO 1-8級，通常芯片廠需ISO 3-5級） （2）規劃廠區布局（晶圓流、人員流、物料流分離）

（2）初步成本估算（每平方米造價可達5000~10000元）

3. 詳細設計階段；

（1） 潔凈室HVAC系統設計（溫濕度控制±0.1℃/±1%RH）

（2） 防微振動結構設計（振動速度通常要求＜1μm/s）

（3） 電磁屏蔽方案（需屏蔽至1MHz以下＜1μT）

4. 施工與調試：

（1）潔凈室圍護結構施工（采用不銹鋼或電解鋼板）；

（2）AMC（氣態分子污染物）控制系統安裝 ；

（3）系統聯調（FFU風速均勻性測試、粒子計數測試）

5，驗證與認證：

（1）潔凈度測試（符合ISO 14644-1）；

（2） 工藝設備搬入后的二次配工程（Gas/Vacuum/DIW管路連接。

二、關鍵技術方案

1. 潔凈室系統：

（1）氣流組織：采用垂直層流（天花板FFU覆蓋率80%以上）；

（2）過濾系統：ULPA過濾器（對0.1μm顆粒過濾效率＞99.999%） （3）材料選擇：防靜電PVC地板、不銹鋼墻板

2. 微振動控制 ：

（1）基礎隔振：采用樁基+筏板（厚度可達2-3m）；

（2）主動隔振：精密設備加裝氣浮平臺（隔振效率＞90%）；

（3）設備選型：磁懸浮離心式冷水機組（振動值＜25μm）

3. 特殊氣體系統：

（1）大宗氣體（氮氣/氧氣/氬氣）：現場制氮（PSA或深冷法）; （2)特種氣體（SiH4/H2等）：雙套管輸送+泄漏檢測;

(3) 廢氣處理：采用Scrubber（酸堿洗滌塔）+焚燒爐;

4. 超純水系統:

(1)工藝流程：RO+EDI+UV氧化（電阻率≥18.2MΩ·cm）;

(2)管路材質：PVDF或316L EP級不銹鋼

5.電力與自控:

(1)雙路供電+柴油發電機（切換時間＜15ms）;

(2)BMS系統實時監控（潔凈室壓差梯度控制±5Pa）;

三、核心設計要點

1.工藝優先原則:

(1)光刻區需獨立隔振（振動容許值通常＜3μm/s）;

(2)蝕刻/擴散區域加強AMC控制（酸/堿濃度＜1ppb）;

2.可擴展性設計:

(1)預留未來工藝升級空間（如EUV設備電力負荷）;

(2)模塊化潔凈室設計（可快速擴產）;

3.節能設計:

(1)熱回收系統（冷水機組熱量用于工藝加熱）;

(2)變頻控制FFU（節能30%以上）;

4.安全設計:

(1)硅烷(SiH4)氣體間需防爆設計（泄爆面積≥1/6體積）;

(2)化學品存儲間二次防泄漏結構

三、行業特殊要求:

1, 抗震設計：關鍵區域抗震等級需高于當地標準1級（如8級設防）;

2,防靜電設計：接地電阻＜1Ω，靜電消散時間＜2秒;

3,冗余設計：關鍵系統（如制氮機）需N+1備份;

四、挑戰與趨勢:

1,先進制程挑戰

? 3nm以下工藝要求AMC控制到ppt級.

? EUV光刻機需額外考慮輻射屏蔽

2. 智能化趨勢:

? 數字孿生技術用于廠房運維;

? AI預測性維護（如預測FFU過濾器壽命）；

3. 可持續發展：

? 碳足跡管理（PFCs廢氣處理效率＞95%）；

? 零廢水排放設計（水回收率＞85%）；

半導體廠房建設周期通常需18-36個月，投資額可達數十億至百億美元。建議選擇具有半導體項目經驗的EPC承包商，并提前與設備供應商進行接口協調。