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电子厂房供配电架构分析(上)

日期:2022-06-08

 

进入21世纪,半导体器件更是无处不在,已成为构筑信息化社会的基石。半导体技术正扮演着多元应用的智能核心,成为一切智能制造的“大脑”。芯片对于一个国家的战略意义是不言而喻的。尤其是随着互联网时代的到来,各行各业对于芯片的需求量也越来越大,不管是物联网、云计算还是大数据,亦或是其他依托于互联网的产业,背后最大的功臣都是小小的芯片。芯片是信息存储及计算的载体,有了芯片才有了信息存储和交互。而随着时代的发展,对芯片的需求量越来愈大,对其质量要求也越来越高。

每一座芯片的生产工厂都需要依托稳定可靠的电力来给予其最基本的生产保障。作为最重要的能源类型之一,以及所有其他能源的辅助系统,如何保障电力系统安全稳定的供应和使用很大程度上影响了芯片的良品率。

本文将从电子工厂的配电架构入手,浅析目前国内电子工厂的配电架构类型及使用习惯。本期我们先来了解电子厂房市电线路选择、配电特点和几种供配电系统架构

 

 

电子厂房市电线路选择

 

一般中小型电子厂房的进线电压为6-20kV。电能先经过高压配电所集中,再由高压配电线路将电能分送至各车间变电所,或者高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器,将6-20kV的高压降为低压用电设备所需的电压(120/208V,220/380V,280/480V)然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

 

中大型电子厂房的电压进线电压为110kV或220kV,一般经过两次降压,也就是电源进厂后,先经过总降压变电所将电压降至10kV或20kV,再由大容量的电力变压器将降压后的电压降为6-10kV的配电电压(如冰机,空压机),再通过高压配电线路或高压配电所将电能分送至各车间不同变电所,最后经变压器降为一般低压用电设备所需电压。

 

 

电子厂房的配电特点

 

1

容量巨大

 

电子厂房的供电一般来自两个不同的市电变电站,中大型电子厂房配电多采用110kV/220kV。

 

2

中低压配电覆盖广

工厂配电分三级,第一级总降压站主变中压侧母线;第二级CUB中压配电,本级与应急电源切换;第三级车间变电站。

 

3

供电连续性要求极高

全年365天工作,不考虑停电检修时间,中低压模式为两进线一母联,负载率一般不高于50%,整个厂房的需要系数为0.45~0.5。

 

4

负载类型复杂

主要工艺设备进口,所以低压电压等级多样,一般为208V/380V/440V (480V)/6kV/10kV。

 

5

设计方案丰富

工艺设备需要采用保护,主要作用是调整电压质量,防止电压陡降造成宕机;除末端线路外,各级供电线路不应出现单一回路情况,以避免线路故障停产。

 

6

可靠性与经济性兼顾

供配电系统中要考虑设备的备用和供电线路的备用,合理控制设备备用和供电线路备用的程度,力求达到可靠性和经济型的平衡。

 

电子厂房几种供配电系统架构

 

电子厂房的供配电系统架构会根据不同的国家或客户而不同,如部分建厂经验比较丰富的客户会在自己内部形成厂标方案。

 

电子厂房由于用电量庞大,且对电源可靠性要求极高。

 

以12寸晶圆@14nm工艺为例:

高压侧普遍采用两路220(110)kV不同源的电源

中压侧电压已经逐渐采用20kV代替10kV

 

由于应急电量需求庞大,多采用中压机组并机使用。柴发侧根据应急配电架构的不同,大致有以下几种应用:

 

1

中压柴发并机后接至市电中压市电母线上供电

 

 

2

中压市电与中压柴发并机后形成应急母排供电

 

 

3

中压柴发并机后输出至独立的应急变压器,并在低压侧形成联络

 

 

低压配电系统,它的出发点始终是用电设备。用电设备的特性,冗余机制,工艺需求决定了低压配电系统的架构和组成。

 

从用电设备的维度区分,有工艺设备和辅助设备两大类:

 

工艺设备包括:光刻机,曝光机,蚀刻机等

辅助设备包括:MAU,AHU,RAU,排气设备,FFU,冷机,水泵,空压机,变压器,中低压配电柜,UPS,电压暂降设备,母线,I-LINE盘等。

 

未完待续

 

伴随物联网、云计算、5G、人工智能等新一代技术的飞速发展,各行各业对芯片的需求量不断激增,并对芯片的质量要求越来越高。芯片的良品率离不开7x24稳定可靠电力供应,通过对电子厂房市电线路选择、配电特点、供配电系统架构、工艺段配电、厂务动力配电进行详细的阐述助力安全可靠的电子厂房。本期我们已经了解了电子厂房市电线路选择、配电特点、供配电系统架构,下期我们一起了解剩下的部分——电子厂房工艺段配电、厂务动力配电。下期见~

 

 

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