上海临港集成电路封测标准厂房特色园区规划与设计实践

摘 要：“东方芯港”作为上海市首批26个特色产业园区之一，是集成电路产业化核心承载区。上海临港产业区经济发展有限公司作为“东方芯港”主要开发主体，建成了以“临港纳米园”为代表的集成电路封装测试标准厂房特色园区。通过对该特色园区的设计策略深入探讨，提出便捷高效的园区整体规划策略，通用可兼容的建筑设计策略，保障生产稳定性的结构设计策略，以期为集成电路封测厂房的设计管理提供参考。

关键词  集成电路封测标准厂房；工艺需求；方案设计；设计策略；

1 项目背景

2014年，国家将集成电路提升至国家核心战略产业[1]，持续加大政策扶持力度，加快突破“卡脖子”关键核心技术。自2019年临港新片区成立以来，“集成电路”是临港新片区“4+2+2”前沿产业体系的核心组成部分，位于新片区的“东方芯港”规划面积“10+X”平方公里范围内，为新片区投资规模最大、集群效应最强、产业链布局最完善的核心产业。已签约落地重大集成电路项目华大、新昇、闻泰、格科、国科、中微、盛美等一批领军企业，还有一大批优质项目正在洽谈过程中，当前临港产业区已初步形成集成电路和半导体产业集群。

本文结合临港产业区纳米园集成电路特色标准厂房项目的设计实践，为临港新片区集成电路封测产业细分领域提供更加契合产业发展需求的可供借鉴的产品设计经验总结。

2集成电路产业及载体空间研究

2.1 集成电路产业细分及厂房建设模式

集成电路产业链分为上游材料设备、中游生产和下游应用（见图 1）。其中，中游设计、制造与封测是集成电路产业链的核心环节，集成电路封测也是上海市的优势领域，企业已经掌握了较高的技术，并占有较大的市场[2]。

自建厂房前期投资大、建设工期长，通常需要3年建设周期，适用于实力雄厚，中长期稳定生产的企业。租赁标准厂房前期投资小、可快速进场，适合中小规模、快速验证或设计型团队。

在整个产业链中，凡是依赖自有生产设备、高洁净度与深度工艺定制的IDM、顶级代工厂通常选择自建厂房，或者与政府园区联手代建，而大型封装测试企业，也会优选自建，建设先进的封装和测试设施。而EDA/IP企业及中小型封装测试企业，因产线小、资金压力大，更倾向在工业园区租赁已建成的标准厂房（表1）。

2.2 集成电路封测工艺特点和厂房建造原则及要求

2.2.1集成电路封测工艺特点

主要体现在“多工序、高洁净、严防交叉、灵活高效”的设计与运营要求。具有以下几个特点：① 多工序协同、流程复杂；② 单向流动、分区严格；③ 严苛的环境与洁净度控制；④ 防静电与电磁兼容；⑤ 复杂公用工程集成，包括高纯气体与压缩空气、纯水与化学品、真空辅助、废水废气；

2.2.2集成电路封测厂房设计原则

（1）通用性、兼容性、可扩展性原则。从明确的开发模式和园区规划定位出发，着眼于工艺流程进行产品设计。由于标准厂房先开发再出租或出售，其建筑与工艺设计要以“通用性、兼容性、可扩展性”为核心原则，满足大多数封装测试企业的现行基本需求及未来产业扩展需求。（2）基于工艺需要的适配性原则。封测型企业对物流线路、建筑立面、平面布局、层数、层高、柱网、承重等有不同程度的要求。（3）生产空间和配套空间相辅相成的原则。集成电路封测厂房因工艺要求会带来大量的产业人口。对周边产业集群，园区生活配套、企业品牌展示也都有高需求。

2.3传统集成电路封测厂房园区存在的设计弊端

在集成电路产业园区的建造过程中，由于技术复杂性高、投资规模大、配套要求严格，常面临不少挑战。主要存下以下问题：（1）选址评估不充分：忽视地质条件，导致后期微振动影响精密设备；未评估环境承载能力，园区选在水资源短缺或电网薄弱区域；交通区位劣势，园区远离港口、机场或供应链配套企业，物流成本增加。（2）功能布局不合理：研发区与生产区距离过远，影响技术验证效率；将人才公寓、商业设施置于园区外围，导致通勤不便；厂区内人流物流混杂，污染交叉。（3）扩展性与灵活性不足：土地开发强度过低，容积率预留不足，无法满足先进产线扩建需求；厂房设计固化，管线通道、层高未考虑未来设备升级需求。（4）基础设施规划滞后：仅配置单回路供电，未考虑芯片厂24小时不间断生产需求，电力冗余不足。未同步建设超纯水系统、大宗气体供应站（如高纯度氮气管道）。

3项目设计策略研究

本项目位于上海市浦东新区临港新城重装备产业区内（图2）属于临港新片区区“东方芯谷”核心产业区，基地周边相邻用地主要为半导体、物流和装备等已建产业园区，北侧0.8公里积塔半导体公司，西门子风电，东南侧3.7公里盛美半导体公司，具有产业集群区位优势。

该项目用地面积71760.12㎡，用地性质为二类工业用地，绿地率10%，容积率1.80。该项目总建筑面积101436.01㎡，由 5 栋标准厂房、1栋泵房和水池及门卫、垃圾房、变电站等单体组成。标准厂房地上3 层，建筑高度24m。该项目于2020年开建，2023年交付使用。

3.1 便捷高效的园区整体规划策略

由于集成电路产业链协同发展的重要性，决定了以传统思维规划集成电路产业园，已经不能适应时代的要求。需要进一步转变思路利用周边资源从单一的生产制造基地向生产、研发、展示及配套服务于一体的空间转变。生产区是项目的核心，所有其他功能区均为生产区提供生产配套功能和生活配套[3]功能。功能完善很重要，但若在每个地块内都实现四大功能齐全，势必会造成资源的巨大浪费。本项目与毗邻地块形成“钻石园+纳米园组团”（图4），两园合一进行整体规划，最大程度实现区域功能完备，且尽可能减少资源的浪费。

钻石园+纳米园组团地上建筑面积45万㎡的综合性园区，生活配套区（图5）包括综合服务大楼、蓝领公寓，包含食堂、室内篮球场、室内羽毛球场、便利店、共享办公、在内的多项设施，体现了以人为本、人性化的建造理念，同时配备前沿产业展示馆、景观广场等，提升企业对外吸引力和展示度。

3.2通用可兼容性的建筑设计策略

3.2.1功能布局与工艺相辅相成

1、洁净厂房工艺需求及前期条件预留

封测工艺对洁净度要求极高，生产过程中需要严格控制空气中的尘埃、油雾等污染物。宜按照《洁净厂房设计规范》GB 50073进行设计。标准厂房的工艺设计（图6）和洁净厂房（图7）均为小业主入驻后的二次改造设计。在设计之初，就需要兼顾通用性与灵活性，预留各项基础设施，为后续的洁净环境建设提供方便。

关键设计要点包括：建筑外立面和屋面设计，结构设计、基础设施预留、气流管理与洁净环境预留、电气配电系统和安全应急设施。例如：应根据洁净等级需求考虑后期空调系统和空气净化设备的空间，预留足够的设备房和管道井；屋顶设计要能够承受后期空调设备的重量；外立面的设计也应考虑后期通风和空调系统的进风口和排风口位置等。

2、基于工艺的建筑空间参数的确定

集成电路产业有其通用建材要求。洁净生产车间一般都是采用洁净室壁板墙、洁净室吊顶、高架地板等。此外，洁净车间有建筑模数要求。洁净室壁板墙宽度，洁净室吊顶一般是1.2m*1.2m，高架地板一般是0.6m*0.6m，所以厂房的柱网尺寸一般是倍数关系，考虑到设备的灵活、合理布置，以及合理的操作空间、搬运检修需求，建议柱网尺寸为 9m*9m。既能满足生产工艺的要求，又能满足洁净厂房改造预制华夫板标准模数的要求。通过对目标客户的关键参数进行分析研究（见下表），包括单层面积、建筑层数、柱网、层高、荷载及外立面要求等。可初步确定部分设计参数。

3.2.2生产功能空间模块化设计

厂房平面防火分区建筑面积控制在8000㎡以内（图8）。结合中小型封测企业的单层生产面积2000～8000㎡，本项目仅一个标准户型，单层建筑面积6160㎡，满足多数目标客户的面积单元需求。每层均设置辅助办公用房，位于厂房短跨单侧，用于研发试验办公功能使用；竖向交通核及预留管井均突出于建筑主体，预留完整的柱网作为生产区。生产区内大空间设计，该区域进行生产线[4]的布局，

图8标准平面的柱网及空间布局

厂房根据洁净厂房的要求进行层高设计，底部架空层（空调管道、电气管道、排气管道等）高度1m，洁净厂房设备高度3m，风管及吊顶高度0.5m，结构梁高1.2m，预留维修高度0.8m，建筑层高至少要达到6m。综合考虑容积率1.8，总高度不超过24m，超过8m双倍计容，首层层高6～9m，标准层不宜低于6m这几项要求，纳米园首层层高8.0m、二～三层层高均为7.5m，满足后期洁净室吊顶、风管、设备高度的需求。

3.2.3辅助功能空间协同设计

封测厂房的动力区为厂房内所有设备提供动力支持的区域，通常包括电力供应、空调系统、压缩空气、冷却水系统、消防系统、气体供应等。标准厂房设计时，要合理规划动力区所在位置，预留足够的荷载，保障厂房的安全性和适用性。

纳米园的标准层1～3层（图9）均在厂房的边跨预留动力区，包括：气动区域、纯废水区域、变电间及暖通机房，满足生产区域不同动力的需求。在屋面（图10）大部分区域也均预留了设备区，考虑后期设备分布情况，分区域预留荷载。

同时该园区基于集成电路企业在化学品存储方面的需求，设置一座甲类库作为园区配套，一定程度上解决了企业在甲乙类化学品方面的需求。通过每栋厂房设置中间库解决基本的化学品临时存储的问题。

3.2.3基于客户需求的流线设计

综合考虑租售策略及物流特点进行流线设计。本项目租售策略以分层出租或者整栋出租为主（兼顾6000平方米-20000平方米的客户需要）。在一栋厂房内需进行水平与垂直的分层流线设计，确保每层客户相互之间不影响。设置单独的货流门厅，确保每层的生产货运流线相对独立。可拆卸吊装口与电动卷帘门，厂内道路支持5 T叉车通行；垂直交通：货梯承重≥3T，净尺寸满足自动测试设备搬运；这些预留条件将确保封测厂房的后期建设和设备安装顺利进行，并为未来扩展和设备更新提供灵活性。

3.2.4建筑外立面与工艺融合设计

封测厂房外立面的设计需要考虑后期通风和空调系统的进风口和排风口位置，外立面垂直高度方向配置了大量的空调净化系统、空气供应系统、供热供冷系统等管道。若管道均裸露在建筑外侧，显得杂乱无章，影响园区整体形象。

东西立面（图11～12）为厂房生产区域，以工艺需求为主，通过彩钢板与长条窗的交替设计，以满足厂房的设备工艺、通风和消防规范要求。凹凸有致的腔体为未来所需的管道遮蔽提供了必要的空间，同时保持了建筑的整体美观。

南侧的办公和会议为辅助办公和研发区域，则转换为以人的需求为主，采用大面积落地窗与拉伸铝网，确保了视觉的通透性并兼顾遮阳效果。兼顾舒适和功能性，创造一个有利于创新和研发的环境。纳米园的建筑形式完美地遵循了产业空间的需求，实现真正意义上的形式与功能的统一。

3.3 保障生产稳定性的结构设计策略

3.3.1 防微振设计

集成电路芯片厂房内的精密仪器设备对振动十分敏感，厂房结构必须具备良好的防微振性能，减少外部震动对生产的影响，满足在后期二次改造时能达到防微振容许振动标准。（1）结构选型：由于钢结构在高频振动环境下易产生共振，且耐久性维护成本较高，因此本项目优先采用刚度更优的钢筋混凝土框架结构，满足精密设备防微振需求。（2）增强楼板刚度：增加结构楼板厚度，由120mm增加到150mm，从而增加楼板的刚度[5]，减少由于振动带来的变形。（3）建筑外围护：使用双层墙体设计，内侧为ALC加气混凝土挑板，外侧为檩条+彩钢板，墙体之间可以加入隔振材料，减少外部振动或空气传播振动的影响。

3.3.2 结构荷载选取

结构荷载要考虑经济型和适用性的平衡，集成电路车间楼面活载标准值通常在5～30KN/m2之间，通常生产设备区：10～30KN/m²，洁净区（封测车间）5～10KN/m²，办公区、辅助区2～4KN/m²，仓储区5～8KN/m²。

根据临港的地质条件，从造价上考虑，首层地坪不采用桩基，仅对天然土进行适度的地基处理，基本可以满足20KN/m2的活荷载要求。根据设计经验，首层的设计活荷载通常取值15～20KN/m2；二层以上标准层通常10KN/m2，可以额外考虑吊挂荷载1～2KN/m2。

4 结语

上海临港纳米园标准厂房为临港集成电路封测产业的发展提供了优质的产业空间，让好项目不缺空间并尽快实现落地投产。本文从产业细分领域出发，结合产业发展实际所需，从整体规划、建筑设计、结构设计等方面提出了具体设计策略。

通过对临港纳米园标准厂房设计的研究，可以深入了解如何根据集成电路产业的特点和需求，以产业需求出发打造适宜的产业空间，为企业提供便捷高效、高适配性的载体空间。希望本文能有助于为集成电路产业园区的建设和发展提供有益的借鉴和参考，推动区域集成电路产业整体发展的竞争力及吸引力。

参考文献

[1]刘雯，马晓辉，刘武.中国大陆集成电路产业发展态势与建议[J].中国软科学，2015（11）：186-192.

[2]张云伟.上海集成电路产业特色园区补链与强链对策建议[J].科学发展，2021（4）：25-30.

[3]于竞. 集成电路设计产业园规划方法研究[J].城乡规划·设计，2019（1）：47-48.

[4]蒋婧思，周瑾. 晶圆级封装厂房布局设计原则探讨[J].中国工程咨询，2016（5）：50-52.

[5]洪明.12英寸集成电路芯片厂房的防微振设计案例分析[J].电子技术，2019（6）：78-81.