半导体集成电路芯片厂房设计分析

吴陇平

摘要：半导体集成电路芯片厂房设计是需要多个部门共同配合才能完成的，基于此种情况，本文首先对该项目的应用背景和设计要求进行概述;其次从不同角度介绍了电子类洁净厂房的技术特点;最后提出了厂房建筑结构设计的相关建议，希望能够给同行带来一定的帮助。

关键词：半导体;集成电路芯片;洁净厂房

引言

在实际的工业设计过程中，设计师如果不能妥善处理集成电路芯片的具体生产流程就无法达到洁净厂房的标准，对此，应在足够了解集成电路芯片的相关生产要求后，对建筑图纸进行统筹规划设计，以达到工业企业的工艺管理标准，进而为企业带来巨大经济效益。

1.项目设计要求及存在背景

本文以南昌诺斯一期厂房、华润微电子二期项目的半导体集成电路芯片生产厂房作为研究对象。据有关资料显示，此个南昌诺斯厂房开发项目是科研管理人员深入开发研究的6寸MEME工艺项目之一。科研人员只是简单的对整个厂房建筑结构规格进行规划部署，没有对具体用的操作流程和工艺手段予以说明，仅笼统的对厂房设计有着初步的安排。

众所周知，在洁净车间在半导体集成电路芯片工业生产建筑中经常应用的一种应用模式，由于现行的建筑技术水平有限，建筑企业人员尚未形成明确的设计方案，目前很多设计人员并没有掌握工业设计的专业技巧，这就为设计人员后期规划图纸产生了一定的难度，因此，设计人员应充分掌握电子类产品的制造流程和相关的工艺特点，及时更新并获取相关生产厂房的通用设计方法后，顺应时代发展趋势，对厂房内产品生产机理和技术应用原理作出综合分析后，根据当前的施工处理技术，整理出切实可行的设计方案[1]。

2.电子类洁净厂房的技术特点

2.1应具备合理的清洁度

电子类厂房与其他厂房不同，具备一定的特殊性，在空间利用以及内部环境会有较高的洁净要求，因此，在建筑平面设计过程中，应通过一定的方式对厂房结构进行清理，尤其是要对经常移动的机械设备进行全面清扫，在做好相应的除尘处理后，对厂房内部墙壁和相关仪器设备进行净化处理，确保各类用电基础设施能够达到工业生产的清洁标准。如图1所示，为具体的电子类清洁厂房清洁流程与空间结构简化图[2]。

2.2交叉反复性

集成电路芯片在实际的生产过程中会应用多种工业加工处理技术，由于在应用各种工艺处理流程时，会多次应用多个集成方式，故而后期加工环节相对繁琐。例如，针对集成芯片外观结构的表面纯化现象、蒸发反应及扩散都应需要加工人员合理的应用相关集成技术才能完成，尤其是在面对芯片出现腐蚀状态后，更应按照设计标准对其外观进行芯片处置，在保证满足清洁度较好的设计原则后达到现实应用标准。为了进一步强化工业企业制造人员的整体组织效率，建筑企业应积极学习国内外其他地区对清洁生产区的管理模式，在按照清洁生产区加工等级对生产厂房归类划分后，可以借鉴相关生产厂房设计图成功典型案例，在对相关区域进行100级规划后，在少数10级别的厂房生产区域安设适量的设备综合管理。

2.3更新速度相对较快

在科学技术不断发展及互联网技术日渐成熟的基础上，研究人员在大量模拟实验和反复实践下，对各项电子类产品元部件进行优化和升级后，进一步完善其运行功能，对相关生产流程改进期间，同时也间接的带动了建筑处理技术的变革。例如，建筑结构的空间会随着人们的审美要求和实际需要发生一定的变化，在对空间设计相对灵活的基础上，才能进一步的和日渐升级的工艺电子产品相结合，最后达到更新换代的现实需求。

2.4流水作业方式

在对体集成电路芯片进行加工生产处理时，操作人员一般都是采用流水线作业的形式完成相关工艺环节，由于这一特点可以推定在对其生产期间，对厂房建筑结构的整体布相对灵活自由。

3.厂房建筑结构设计的相关建议

3.1总体设计安排

前文已经叙述芯片制造中对生产厂房的设计要求，可见集成电路芯片不会受到工艺处理方法的过多约束，因此，集成电力芯片厂房建筑设计还存在一定的实用性。首先，在实际的设计期间，应首先关注厂房建筑的地理位置和建筑规模因素，可以将整个建筑结构设计成四层，将洁净生产空间和附属空间设立在FAB区1、2层，将芯片开发及储存管理空间、以及相关人员办公设立在OB区1、2、3、4层。通过初步策划，确定整个清洁生产区整体面积为60m*80m的长方形区域，并在设置两纵道的清洁走量，车间整体采用港湾式布置，工艺生产区为1000级，设备安装区为10000级，在设立光刻区为100级的清洁生产区洁净等级，保证千级设计模式为清洁走廊区域。

3.2剖面空间设计

建筑设计人员可以确保厂房框架安全的基础上，应用一层6.4m，二层工艺一层在9.4m左右的装配式清洁模式图，在上方设立静压箱技术夹层，同时在专业的空气洁净工作人员处理下，设立垂直单向净化气流组织，具体的厂房剖面设计图如图2所示[3]。

3.3清洁室要求

做好物流净化处理、清洁厂房人员合规生产是提升集成电路芯片产品质量的有效措施之一，对洁净室人净要求应为“入口→换鞋→更新外出服→二次沐浴→洁净衣服→风淋室→洁净生产区”，100级洁净室物净要求为“入口→原料库→洁净→传递窗→洁净生产区→传递窗→包装成品库”，与此同時，还要对其他物流，非洁净人的区分。

3.4建筑用地节能性分析

为了进一步压缩厂房施工作业成本，应通过在1层附近安设超纯水处理站、三层空气净化机房等功能区域，并利用先进的生产技术将管道夹层及时传递至洁净生产区。为了防止设备在运行时产生相关振动灰尘，应及时将主体厂房间结构和设备用房用夹板隔开或者做断裂处理，以满足洁净建筑设计的要求。

结束语：

总而言之，对半导体集成电路芯片设计需要一个漫长的时间，设计人员要全面了解工业生产环节产品制造加工的注意事项，确保设计方案能够满足现实的工艺生产标准，因此，在未来的建筑结构研究过程中，应注重建筑理论知识和工艺生产标准的结合，在全面考虑各类因素后，拓展工业设计在建筑行业的应用范围。

参考文献：

[1]宋洁.综述半导体集成电路芯片质量与可靠性保证方法[J].电脑乐园，2021（1）：0260-0260.

[2]何寒冰，罗小琴.半导体集成电路可靠性测试和数据处理探析[J].电子制作，2020（10）：3.

[3]葛菲飞.集成电路厂房建筑节能设计探究[J].技术与市场，2020，27（9）：2.