半導體廠耗能指標及節能方案之研究.ppt

半導體廠耗能指標及節能方案之研究指導教授:胡石政 博士Date1§希望建立半導體廠耗能指標,與各相關半導體廠做相對應比較建立更良好的能源使用模式，在能源使用上更有效率簡介§台灣高科技產業，以半導體晶圓製造及光電產業為主，高科技產業之能源需求量相當龐大Date2潔淨室最佳化設計包含系統節能的設計§潔淨室最佳化設計包含系統節能的設計，一個節能化的潔淨室設計雖然 有些會增加初設成本的支出，但總體而言，經過了二、三年運轉後其減少 的電費，往往可大於當初初設成本的費用；其潔淨室的節約能源技術主要 項目約分為十八類： (一)、冰水主機系統 (二)、冰水系統 (三)、冷卻水系統(四)、外氣空調箱 (五)、排氣系統 (六)、照明系統(七)、電力系統 (八)、儲冰系統 (九)、吸收式冰水主機(十)、C / R內循環送風系統 (十一)、微環境系統(十二)、終級過濾器最省能配置 (十三)、MAU出風口位置選擇(十四)、檢討排氣系統洩漏旁通問題 (十五)、空調箱再熱(十六)、外氣引進控制 (十七)、空調負荷確定(十八)、人員、設備操作維護之管理Date3負荷計算Date4一. Clean Room Area ：11,182 m2 ( 8,717 m2 MAIN FAB)二. Re. Humidity ： Photo : 43±3% , Production : 43±5% 三. Temperature ： Photo : 22±0.3℃ ,Production : 22±2℃ 四. Room Pressurization ： Class1 : 5±1mmAq , Class1000 : 3±1mmAqSystem Specification Clean RoomDate5construction of FABDate6Fab內部負荷計算(設備部分) Date7Fab內部負荷計算Date8Q e = Q acid + Q alkaline + Q sol + Q general = 5,590 + 509 + 1,076 + 8,302 = 15,477 (CMM)Q m = Q photo + Q prod + Q imp + Q supp + Q gowning = 3,518 + 6,000 + 3,218 + 2,915 + 816= 16,467 (CMM)Exhaust 風量Fresh 風量Fab內部負荷計算Date9設備用電為7367kW = 6,335,620 kcal =2095.1 RTINPUT:INTERNAL LOAD:FFU LOAD =160W * 7,270 =1,163.2 kW =1,000,352 kcal =330.8 RTLIGHITING LOAD =317.1kW =272,706kcal/hr =90.1 RT Fab內部負荷計算Date10排氣負荷Σq =ρQC△T =1,304,078 ÷ 4.186 (kJ/Kcal) ÷ 860 (Kcal/kW)§q GENERAL = 1.19* 498,120 * 2.2 =1,304,078 kJ/hr= 362.2 kW§q ACID = 1.19* 335,400 *0.3 =1,19737.8 kJ/hr= 33.26 kW§q ALKALINE = 1.19* 30,540 *0.3 =10,902.78 kJ/hr§q SOLVENT = 1.19* 59,880 *4.9 =349,160.26 kJ/hr= 96.9 kW = 3.02 kW OUTPUT:1Date11PCW (q) =18,700 LPMOUTPUT:2冷卻容量為18,700 LPM *3.2*60= 3,590,400 Kcal/hr =1,187.3 RT EXHAUST帶走的熱量 = 140.77 RT 設備對FAB提供負荷= 2,095.1 – 1,187.3 –140.77= 767.03 RT Δ T = 3.2℃, IN=21. ℃ , OUT = 17.8 ℃Date12DRY COIL帶走熱量(q): q =1.19 * 109,050 * (41.87- 40.65) * 60 =9,499,127.4 kJ/hr = 2,269,261.2 kcal/hr =750.4 RT MAU提供 RT: (無塵室溫度-出風口溫度)=1.19* 16467 * (41.46- 34.75)* 60 = 7,889,240.8 kJ/hr = 623.2 RT Date13§無塵室總負荷為1,373.6 RT(MAU + DRY COIL) =1,373.6 – 767.03(設備) – 90.1(照明) – 330.8(FFU)§無塵室人員,滲透負荷及其他負荷= 185.67RT無塵室負荷Date14§設備發熱的空調能源 能源換算係數 Date15冷卻塔，冷水/冷卻水pump 0.064 KWH / kW合計 0.257 KWH / kW每冷卻負荷(kW)所須要的電力能源(KWH)冷凍機 0.193 KWH / kW冷卻負荷的電力能源Date16內部負荷計算表◎ ( circulating Air System ) Dry coil24unitDry coil (average load)2,094kWh/DayDry coil (average volume)41,167m3/hrFFU7,270UnitFFU (average load)27,916kWh/DayFFU (average volume)900m3/hrFFU (static pressure )153PaDate17內部負荷計算表Energy Consumption Of Cleaning (FFU)--Circulating Times (Times / hr)--(1)Moving Energy (kW)926.93(2)Cooling Energy (kW)1,163.17(3)Total Consumption (kW) (1) + (2)2,090.09(4)(6) / Internal Loads0.77fan efficiency η=0.3Date18內部負荷計算表Energy Consumption Of FFU Type For Class 1 and 1000CLASS 1 (0.1 um)CLASS 1000 (0.1 um)FFU input (W)160160FFU quantity (SETS)31174153Floor area (M2)23418841Energy Consumption (kW/M2)0.2130.075Date19排氣處理的能源 TYPEVOLUME (CMH)ENERGY CONSUMPTION (KWH/DAY)SYSTEN STATIC PRESSURE (Pa)kWH/m3CMM/m2ACID 335,4006,885 -9800.0009 0.500 GENERAL498,1208,599 -1,009 0.0007 0.742 ALKALINE30,5401,843 -8820.0025 0.046 SOLVENT59,9183,087 -3000.0021 0.089 Date20製程冷卻水的製造及運送能源Energy consumption of PCW(flow)Chiller(1)Cooling Loads (kW)4,173.00 (2)Pump Energy (kW)447.21 (3)Total Cooling Loads (kW) (1)＋(2)4,620.21 (4)Cooling Energy (kW)1,071.39 (5)Energy Consumption of Pump (kW)447.21(6)(4)＋(5)1,518.6 (7)Energy of Per unit (6)/ Volume (kW/m3)1.35 (8)Energy of Per Cooling Loads (6)/(1) (kW/kW)0.36 (9)PCW Consumption of Per Square (LPM /M2)1.67 Date21Per Square Area Energy Consumption of FAB 1Average power consumption (kW)16,793.42FAB total area (M2)11,182.03Production area of FAB (M2)8,717.04(1) /(3) (kW/ M2)1.55(1) /(4) (kW/ M2)1.9Date22ItemREMARKDevice cooling (kW /kW)0.7750FFUFresh air (kW / m3)0.0042INCLUDING FAN POWEREXHAUST (kW / m3)0.0007GENERAL0.0021SOLVENT0.0010ACID0.0021ALKALINENitrogen (kW / m3)0.2209Compressor (kW / m3)0.2250PCW (kW / m3)1.3535CHILLERUPW (kW / m3)9.1502CHILLER (kW/kW)0.1927COOLING TOWER + CHILLED PUMP +COOLIN WATER PUMP (kw/kw)0.0640Energy consumption benchmark Date23外氣處理節能設計Date24外氣處理能源Energy consumption of Fresh AirEnergy consumption of Fresh Air(max) 。