半导体产业园中标准化厂房区的规划技术研究

摘要：半导体产业园中标准化厂房区是在入驻企业未确定前建设的产业载体，一方面为了满足不同企业的需求，标准化厂房区需要有一定的通用性；另外一方面，半导体产业成熟制程的市场竞争激烈，入驻企业的技术要求越来越高，标准化厂房区又需要较大的专业性。

关键词：半导体产业园;标准化厂房;工艺技术;规划技术

1、半导体产业园特征

半导体产业按照垂直分工可分为研发设计、制造和销售与售后服务，本文重点研究前两个阶段；按照工序可分为IC设计、IC制造、IC封装测试以及上游材料和装备、下游集成电路的应用等。半导体产业集合了精密光学、精密仪器、高分子物理与化学、高精度环境控制等多种世界先进技术，是人类智慧的结晶；同时生产过程要产生超微小的图案，对精度的要求极高，任何细微的错误都不可容忍，所以需要超精密的加工环境。而且晶圆制造（芯片）过程中大约需要300多种不同性质的原料和溶剂[1]，有些是气体，有些是液态化学品，需要特殊的公用工程配套，而且用电量和耗水量比较大，需要的专项工程多，对公用工程的需求的质和量与一般工业园区区别比较大。半导体产业园作为半导体产业的载体，在规划设计中需要满足半导体产业的技术特点和工艺需求。其园区具有以下专业性特点：

防微振的要求高，大多数厂房防微振要求在VC-A至VC-E。例如14纳米制程逻辑芯片的光刻区防微振要求VC-D，检测实验室通常要达到VC-E的要求。虽然防微振有多种技术手段，但半导体厂房的防微振是最经济最有效的手段之一，防微振是设备良率关键要素，关乎企业是否盈利、科研成果是否突破。

用电需求高，单位面积功率密度较高，用电总量大，统筹园区单独配置35KV/110KV/220KV的高压变电站；用电可靠性要求极高，用户一旦断电，一批次的产品全部报废，经济损失巨大，供电容量需留出50%的容量作为备用电路，至少保障双回路电源互备。

废水种类多，处理复杂。工艺设备机台、冷却塔、洗涤塔均产生废水，废水的种类有：含氟废水、研磨废水、有机废水、氨氮废水、含金属废水、酸碱废水等，集中废水处理站房需4—5吨每平方米的荷载要求。

洁净度要求高，按照ISO 14644标准，半导体工业生产用房洁净区的洁净度一般在1级—10000级之间，温度控制在18到26摄氏度之间，湿度控制在45%--65%。为了保证厂房的洁净度，需要大量的空气净化系统（MAU+DCC+FFU）以及空气净化系统设备所需要的空间。

2、标准化厂房区的规划技术探讨

2.1选址与布局

1）选址需从区域统筹和周边环境两方面，综合考虑园区选址

标准化厂房区的选址需要考虑区域统筹和地块周边环境两个方面。区域统筹方面，符合上位规划，统筹不同产业链的联动和产城融合[2]。地块周边环境方面考虑防微振因素、自然环境因素、与城市生活区远近因素以及园区形象塑造因素，同时综合考虑国土利用总体规划的可利用建设用地和其它条件，避开高铁站、机场等振源，避开居住区等人员聚集区，避开强噪音、强电磁辐射、有害气体、强风沙等不利区域，尽量选址布局在城市下风向，能源、水源充足的二类工业用地上。

2）空间布局上充分协调不同细分产业的工艺技术差异

空间布局方面，在可调整的范围内细化产业布局，可利用不同细分产业对环境的要求不同，统筹各方面因素，综合确定空间布局。首先要考虑防微振因素，应根据场地环境微振动测试结果，不具备测试条件的，通常根据经验值控制最小距离，VC-C要求的厂房距离铁路1150米、地铁（地下线）360米、公路250米以上距离；VC-B和VC-A依次梯减；空间布局需充分利用细分产业的工艺要求，通常而言，90纳米以下制程的IC制造、IC先进封装测试对精度要求高，导致这些产业对环境的防微振、地质条件要求高，尽量布局在远离振源的区域，IC研发试验、半导体设备精密部件、90纳米以上的IC制造、IC普通封装测试对环境的防微振、地质条件要求次之；IC设计、半导体设备普通部件制造、半导体材料制造以及生活配套对防微振、地质条件最低，其它因素的考虑是类似的思路。

2.2工业上楼与土地高效利用

1）部分半导体细分产业可工业上楼，但不宜过多和过高

我国半导体大力发展的城市往往经济发展较好，可开发的建设用地指标普遍比较紧张，因此工业用地的高效利用成为规划建设的前置条件，大部分城市要求半导体产业园中的标准化厂房区容积率大于1.5。由于IC制造、IC封装测试厂一般容积率难以达到1.5，这时工业上楼成为必然的选择。半导体细分产业中IC设计、智能传感器、车规级芯片、仪器仪表制造、普通封装测试等产业可工业上楼，6-8层是合理区间。

工业上楼需动态全过程考虑不同楼层间的企业相互影响

工业上楼除了需要考虑环保安全、减振隔振、工艺需求、垂直交通和设备载重5要素以外，还需要考虑不同入驻时间的相互干扰，排气管道穿越楼层造成的管道交叉、大尺寸设备的吊装等因素。因此建议充分利用地下空间布局设备间，预留足够的竖井，立面上设置百叶窗预留吊装口，屋顶上预设水泥墩，预留搭建钢平台的可能性，中间层改造成设备层的可能性等技术措施。工业上楼对半导体有较多的限制，因此工业上楼的厂房比例不宜过多，比较实用的模式是少量高层厂房搭配一群多层厂房，高层厂房沿主要的形象展示界面布置，有利于提高容积率的同时满足半导体产业的工艺技术要求。

2.3公用工程适配

不同细分产业公用工程配套有较大的差异，IC制造、IC封装测试厂房需配套单独的动力站、大宗气站、化学品库、特殊气体站等设施，其中化学品库、氢气站与多层厂房间距最小25米，占用较大的面积。因此建议相同或类似产业的企业宜相对聚集，便于提供集中的公用工程配套；不宜集中的公用工程采用分布式布局，但需预留足够的空间，建议10公顷以上地块宜分期建设，根据市场需求动态调整规划布局和厂房设计。公用工程配套中有许多是有毒或易燃易爆设施，荷载要求也比较高，不能设置在地下，建议标准化厂房区地下室面积不宜过大，停车位若不足，可采取建设多层停车楼形式，停车楼一楼可布置污水处理设施等。

3、结语

半导体产品技术迭代沿着摩尔定律不断发展，工艺技术不断发展，对厂房要求也越来越高，我们需紧跟工艺技术发展步伐，希望通过系统的工作和前瞻性的规划理念[3]，实现“规划让园区更美好”的目标。

参考文献

郭坚.面向环境、安全和健康（ESH）的集成电路产业园区规划布局研究.重庆大学[D].2008

王启轩，赵民.国家级开发区的尺度演化与元治理思考——以上海张江高新区为例[J].城市规划，2023，47（5）：4-13.

周妍.集成电路产业园规划研究[J].安徽建筑，2020（08）：044-045