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中芯北方集成電路制造(北京)有限公司建設12英寸集成電路生產線項目
時間:2020-07-15 來源:北京市住建委
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1工程概況
  中芯北方集成電路制造(北京)有限公司建設12英寸集成電路生產線項目位于北京市經濟技術開發區內,廠區北鄰41#地塊,東臨文昌大道,南臨西環中路,西鄰地盛南街。用地性質為一類工業用地,規劃用地面積113,673.7平方米,總建筑面積288,882.38平方米,此次申報面積為126,099.26平方米。生產產品為12英寸芯片,生產線設備主要包括:工藝制程設備、探針測試設備、可靠性測試及成品測試設備、計算機輔助設計設備等。項目建設有一條線寬45~28nm集成電路芯片生產線,完成12寸集成電路晶圓產能35,000片/月。項目于2019年9月獲得綠色工業建筑三星級運行標識。

圖1 項目的實景照片

圖2 中芯北方三星級綠色建筑標識證書
2綠色建筑技術措施
2.1可持續發展的建設場地
       項目西南緊臨西環中路、東臨文昌大道,交通便捷。項目設計中,綜合考慮風向、朝向、工廠美觀及節約用地,根據工藝流程,將各生產車間及倉庫聯系起來形成聯合廠房,公用系統在廠區內動力站單獨設置,緊臨生產廠房;項目總體規劃按照功能分區合理、生產工藝流程合理、物流順暢、運輸路線短捷和人流、物流分開的原則進行總平面布置。
       生產區產品通過“小天車”運送至下一環節,小天車為全自動控制,軌道設置在車間頂部,充分利用了空間,并保證了物流運輸的通暢,小天車的建設規模能覆蓋整個生產車間,滿足生產工藝需求,小天車配置240輛,小天車立體貨架+懸空貨架容量可容納17002個晶圓盒。
       項目倉儲使用立體貨架包括:手搖密集層板貨架30組,重型托盤貨架14組,固定式層板貨架38組。
       廠區門外設有公交站點、開發區自行車租賃點、廠區內設自行車棚、停車場等(自行車停車位共280個,滿足目前17%的員工自行車停車需求),設置員工宿舍和班車,班車用于接送員工上下班。

圖3 生產區域小天車圖示
       項目容積率為2.332,建筑系數為63.89%,透水地面占室外場地面積的比例為30.10%,項目內部綠地率為5.54%,本項目所有建設用地控制指標滿足國土資源部頒布的《工業項目建設用地控制指標》的要求。
       廠區內植物綜合考慮地區氣候因素及環境效益,具有降噪、阻擋粉塵、凈化空氣的作用,種植植物有國槐、白蠟、玉蘭、叢生丁香、叢生紫薇、連翹、紅王子錦帶等,適應性強,水土保濕效果良好。項目廠區共種植苗木29種,共計5587株,共死亡126株,植被成活率達到97 %。
2.2 節能與能源利用
       項目建筑圍護結構熱工參數滿足國家現行有關標準;外門、外窗的氣密性和開啟方式符合要求;生產及輔助生產的建筑未采用玻璃幕墻;電力系統三項不平衡、功率因數和諧波治理滿足要求。建筑合理利用自然采光;人工照明符合要求;風機、水泵采用了變頻控制;水、電、熱、氣計量符合要求,進行了用能的分區、分類、和分項計量。

圖4 電力系統
       潔凈室通過在MAU的第四道盤管(再熱段)降低熱水用量,再由供應端降低新風溫度降低潔凈室內干冷盤管開度減小冰水用量,達到節能降耗目的,每年節約標煤396.23tce,節約費用170.33萬元。
       項目采用了溫濕度獨立控制技術,低溫冷凍水主要用于除濕,中溫冷凍水主要用于降溫,采用溫濕度獨立控制系統,能根據用能區域溫濕度情況分別控制,提高了能源的利用效率。采用溫濕度獨立控制技術比普通制冷系統要節標煤674.02tce,節電費329.06萬元。
       冬季Free cooling系統通過利用外界冷空氣對冷卻水進行降溫,進行較低溫度冷卻水對冷凍水降溫,再通過冷塔對吸收熱量的冷卻水進行降溫,減少冰機降溫耗電。冬季共節標煤536.56tce,節電費261.95萬元。
       冷凍水的供回水溫度分別為低溫冷凍水6~12℃,中溫冷凍水12~18℃,合理的設定了冷凍水的供回水溫度;空調系統的劃分、送回風方式合理并證實節能有效;公用和電氣設備設置了有效的節能調節系統;對制冷、空調、供暖等系統進行了節能調試,調試功能正常。
       項目實施了蒸汽冷凝水余熱回收,將蒸汽冷凝水(約90℃)熱量用于原水水箱加熱;實施熱泵冰機余熱回收技術,將CYK熱泵機組串聯在熱水回水管路,原供熱系統保持不變,將熱水從55℃加熱到68℃替代部分蒸汽熱量,原蒸汽作為補充熱源和備用熱源。燃燒VOCs廢氣回收熱量,用于沸石轉輪中活性炭的脫附環節。
2.3 節水與水資源利用
       項目生產給水采用市政再生水,補充使用市政自來水;生活給水采用市政自來水。非生產用水主要有沖廁、道路清掃、外墻清洗、綠化等均采用市政再生水為水源,沖廁采用生產用水回用水;廠區道路、外墻清洗用水采用雨水池收集的雨水和市政自來水作為水源,2018年雨水收集量滿足使用,未使用自來水。項目非傳統水源利用率為64.10%。整體水重復利用率為99.32%。工藝用水(超純水)水重復利用率為97.70%。
       收集廠區雨水處理后用于該區內車輛沖洗和綠化、道路澆灑用水、景觀水體補給及中水回用等。收集雨水下墊面面積約為113,673.7平方米。

圖5 UPW F/R節水系統圖示
       項目使用兩項節水技術,分別為UPW F/R節水系統和本地洗氣塔廢水回收系統,如下:
       UPW 經使用可以回收部分水進行匯集,經過水質檢測合格的,送回預處理水槽,不合格的排入廢水處理系統;F/R系統是回收FAB 的第一道沖洗排水, L/R系統是回收FAB 的最后一道沖洗排水,UPW F/R系統水重復利用率為68.10%;
       本地洗氣塔廢水進行回收,經洗氣塔使用的廢水,匯入回水水箱,然后經過多介質過濾器、活性炭過濾和陰陽離子交換處理之后,產水再供應給本地洗氣塔(Local Scrubber)使用,本地洗氣塔廢水回收系統水重復利用率為66.28%。
2.4節材與材料資源利用
       項目在建筑、結構設計中預留了動力及設備的孔洞,充分考慮設備及生產線的高度、規模等因素,合理布置工藝及設備。
       項目為廠房建筑,采用簡單裝修。在建筑設計中為動力、給水排水、暖通、電照、供電、自控、弱電等專業預留孔洞,并且土建、結構和內外裝修同步協同施工,減少二次施工的建筑垃圾和噪音影響,同時保證了建筑結構的安全性。
       項目建筑造型簡約,建筑形體規則,外表面突出構件具備遮陽、導光、承載等功能。建設過程中使用鋼材93,196,055噸、鋼筋137,302,946.37噸,可再循環材料使用量占所用相應建筑材料總量的75.45%。各項建材原料均來自北京本地,運輸距離小于400km。
2.5室外環境與污染物控制
       中芯北方集成電路制造(北京)有限公司建設12英寸集成電路生產線項目產生的污染物主要有廢氣、廢水、噪聲和固體廢物。
       廢氣包括酸性廢氣、堿性廢氣和有機廢氣三類。酸性廢氣和經本地處理系統處理后的特殊性廢氣合并后經以20%NaOH溶液為吸收劑的濕式洗滌塔處理,再排到大氣,廢氣的處理效率可達到90%。含堿廢氣經廢氣洗滌塔處理,利用硫酸溶液作中和吸收液凈化含堿廢氣,堿性廢氣經洗滌塔處理達標后排入大氣。有機廢氣收集后,經過特殊的沸石濃縮轉輪將有機溶劑廢氣濃縮后燃燒處理,處理后由樓頂排氣筒排放。所有廢氣經處理設施處理后均達標排放。
       廢水包括生產廢水和生活污水兩大類。生產廢水包括含氨廢水、含氟廢水、研磨廢水、含銅廢水和酸堿廢水五類,生活污水主要是職工衛生間污水、餐廳廢水等。按照水質不同分別經不同處理系統處理后通過廢水排口排入經開污水處理廠和開發區路東區污水處理廠。
       噪聲主要來源于風機、循環水泵、冷水機組、空壓機、排氣設備、MAU等設備。噪聲源設備安裝在動力設備廠房內,通過對室內墻面敷設吸音材料,選用低噪聲設備,采取基礎減振、隔聲措施,對空壓機四周加隔音板,設減振臺基礎,主排風管設消聲器,管道進出口采用柔性軟接,靠近廠界一側設聲屏障等措施,將聲源噪聲值控制在標準要求范圍內。
       項目產生的固體廢物包括一般固廢和危險廢物兩類。一般固廢和危險廢物分開貯存,分別交予有資質的單位處理,固體廢物的貯存和處置符合國家現行有關標準的規定。工藝上蝕刻工序產生的廢硫酸用于廢水處理系統調節pH值使用,回用量占回收總硫酸的比例約為32.91%。2018年廢晶圓回收利用率為78.75%。
       建筑觀光環境友好,路燈采用35W太陽能路燈,沒有大功率投射燈等易產生光污染的照明方式。
       項目運行過程中有工頻電場、高頻電磁場、X射線的產生,經北京市環境保護局審查準予使用V類放射源、使用Ⅲ射線裝置,并于2016年10月8日獲得輻射安全許可證。經檢測,電磁輻射環境影響優于國家、行業和地方現行有關標準的規定。
2.6室內環境與職業健康
       廠房內空氣溫度、濕度、風速設計符合《工業企業設計衛生標準》GBZ1。該廠房相關產品、開發、制造所涉及的職業健康和安全管理滿足規定要求,已獲得職業健康安全管理體系認證(2015年獲得OHSAS認證,2018年轉版為ISO認證)。中芯北方每天對生產廠房內的無塵室、黃光區的溫度和濕度進行在線監測,溫濕度控制符合國家現行《工業企業設計衛生標準》GBZ1的要求。無塵室風速可以實現在線監測,同時定期人工進行測試,風速運行參數符合標準要求。
       在項目可行性論證階段,進行了職業病危害預評價,將本項目定為職業病危害較重的建設項目,并取得國家生產監督管理總局批復。在初步設計階段,企業編制了《中芯北方集成電路制造(北京)有限公司建設12英寸集成電路生產線項目職業病防護設施設計專篇》。在項目試運行穩定后,對本項目進行職業病危害控制效果評價。項目在運行過程中,各項職業病危害防護措施運行正常。各崗位職業病危害因素的濃度(強度)符合國家有關職業衛生標準、規范的要求。
       項目選用低噪聲、低振動的設備,設備安裝時設置減振基礎和消聲裝置,采取的減振降噪技術措施符合《工業企業設計衛生標準》的要求,可以達到減振降噪效果。
2.7運行管理
       項目運營單位已經獲得環境管理體系、健康安全管理體系、能源管理體系認證證書。建立了包括能源管理、水資源管理、職業健康、安全及環境保護等相關機構和管理部門的組織架構。建立能源與碳排放管理體系,編制和完善必要的文件;公司設立了中芯北方(北京)節能管理委員會,每月召開節能管理推進會議,回顧能源節約情況,解決工作中遇到的問題;遵照法規的要求,對能源管理人員、計量人員和統計人員進行專業培訓。管理單位建有多種獎懲制度:對節能的提案進行激勵制度,對浪費能源等現象提出持續改善制度,要求對應部門和工作人員提出整改措施等,積極發動廣大員工多提合理化建議和改善措施,制定評分標準,由企業電子化系統自動評分,選取優勝者。企業制定了職業病危害防治責任制度、職業病危害告知制度等十二項職業衛生管理制度,制定有職業衛生崗位操作規程。同時根據制度的要求開展了職業衛生培訓、職業健康檢查,發放了個人防護用品等,并建立了職業衛生檔案及職業健康監護檔案。公司有專職安全管理人員,設有環保安全衛生部,負責公司職業安全、衛生、消防、緊急應變管理等方面的監督、檢查,并制定規劃及整改措施,對公司全體員工進行安全及衛生教育、宣傳、培訓并考核。
       項目中控系統根據企業特點設置,由多個子系統組成,包括電力系統、暖通系統、水系統等。主要用于廠區的高低壓電站、潔凈廠房、辦公樓、各個站房、各類庫房等部門的一級、二級、三級的能源計量和管理。建立能源信息的采集、監測與管理平臺,使能源管理工作能達到國家先進水平。建筑物和各類站房設施為自動控制系統,包含在能源管理系統內。能源監視顯示過程實時數據,表現表計狀態,報警信息畫面等。后端控制和顯示部分集中分布在動力站4層廠務中控室。
       公用設備按照負責部門,分別制定了自己的檢修保養制度,制度完善,通過現場查看保養維修記錄,發現制度執行情況良好,記錄完整準確,設備運行無異常。
3 總結
       中芯北方12英寸集成電路生產線項目在綠色建筑設計理念、運行效果等方面得到專家組的高度評價和認可,項目通過開展綠色制造系統集成項目,使得單片晶圓產品平均消耗的電子級高純硫酸從13.3L降低到10.0L,降低24.81%,每年節約71.4萬升高純雙氧水,每年減少廢硫酸排放2910噸。同時經過下游單位的無害化綠色處理,達到“廠房集約化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化”的目標。

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