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1、 ELECTRA 配电系统能力中心、施耐德（中国）行业应用与开发团队配电专家，目前主要负责在电子和医疗保健两个行业的配电架构、解决方案及相关配电产品的技术工作。2003 年加入施耐德电气公司，从事过业务拓展、投标报价、项目管理、工程设计、解决方案开发及其团队管理工作。加入施耐德电气之前，在国内顶级大型设计院和国际知名工程公司有过近20 年的配电设计和项目管理工作经历。02了解半导体业务的背景和特征是供配电架构设计的第一步。半导体芯片制造是一项非常成熟的业务，主要体现在 24/7 全天候运行模式，而这种运行模式已经有几十年的历史。对于一个新建芯片制造工厂，每个企业都会根据工厂所在国家和地区的相关

2、规范和规定以及企业自身的运行习惯和关注点，最终确定工厂的供配电架构。因此很多半导体制造企业也逐步形成了各自的“标准供配电架构”，咨询公司或 EPC 承包商将会参照企业的“标准配电架构”并结合企业的需求设计供配电架构并编写项目招标文件中，从而确定最终的合格配电产品及其供应商。1 概述1.1 半导体芯片制造背景企业的关注点是供配电架构设计的重要因素之一。每个半导体企业的关注点不尽相同，从施耐德电气在半导体行业的经验以及与一些国际知名半导体企业的研讨中得知，企业的关注点和发展趋势主要集中在以下几个方面，针对这些关注点施耐德电气制订了相应的解决方案。总体拥有成本（TCO）建厂时的配电设施资本支出（CA

3、PEX）只占整个工厂的很小部分，而大部分分配给了生产过程所需要的基础设施和工艺机台设备。但生产运行时的用电费用占整个运营成本（OPEX）的 15%至 30%。为了降低每个芯片的能耗成本，就需要提高工艺生产和公用工程的能源效率。施耐德电气可通过提供最优的配电系统架构、选择配电设备适合参数范围来实现最佳能源效率。如通过改变变压器的额定容量、阻抗及短路电流值来实现这一目标。1.2 半导体芯片制造企业的关注点03 电力可用性和电能质量芯片制造工厂是 24/7 全天候运行的，因此需要一直保持电力的供应。电能质量也很重要，因为一些半导体机台设备特别容易受到电压暂降的影响，可能会导致停机。电力可用性与电能质

4、量构成了电力可靠性，但也要避免“过度设计”。施耐德电气是按照安全可靠电源结合“刚好够用”原则，为芯片制造工厂提高最佳配电架构设计。可扩展性、可维护性、占地优化随着半导体技术的不断提升，机台设备和基础设施需要相应改变或扩大以适应新技术发展的要求。施耐德电气结合芯片制造行业特点开发了集成配电产品（如 TPC、IPC）很好的体现了其柔性特色来应对可扩展、可维护的需求并减少占地。快速交付和运营一个超大型半导体工厂通常要在 12 个月之内建成并投入运营。施耐德电气拥有全系列配电产品以及超高效的全球供应链和积极主动的工作作风来配合快速交付和运营的需求。安全和环境影响芯片生产过程中会产生一些有毒有害物，在保

5、证人员安全的同时还要尽量减少对环境的影响并限制到相关规定的允许值。施耐德电气 EcoStruxure 解决方案通过集成相应的传感器等方法来满足安全的生产的需求。资产保护保护高价值设备免受供电电源和配电设备故障或火灾带来的危害。施耐德电气应用可靠性研究来识别出潜在风险。芯片制造属高耗能工业，随着半导体行业的发展，负荷容量增大的趋势更为明显，通常会在 100MVA 以上甚至高达 600MVA，因此需要由高压（或超高压）电网供电。高压（或超高压）电网可提供稳定、可靠的电能从而避免长时间停电的发生，但仍然不能解决由于天气或其它原因带来的电压波动问题（如电压暂降 Sag 或电压骤升 Swells）以及其

6、它电能质量方面的问题，这些问题都有待解决。芯片生产过程中某些特殊生产环节对于供电连续性要求非常高，发生停电可能会导致机台设备损坏，而恢复生产又需要很长时间，还会造成巨大的经济损失。而由电子元件控制的机台设备对于电能质量更为敏感，因此这部分机台设备需要由 UPS 供电。机台设备内部有大量的电子器件如晶闸管，它们不仅对谐波电压和电压波动非常敏感，承受较差电能质量的能力不是很高，同时也是主要的谐波源。由于以上原因，备用电源采用柴油发动机 并配置 UPS 的方式对于某些机台设备变为了强制性的要求。2 芯片制造工厂电源2.1 芯片制造电能应用发展趋势下图描述了芯片制造过程与能源之间的关系：2.2 芯片制