清洁技术,又称生产环境和污染控制技术,是近年来随着高新技术的发展而发展起来的一项综合性新科技。清洁技术通常包括:空气净化技术、空调技术、净水技术、气体净化技术、微型弹匣控制技术、清洁环境检测技术及相关的环境控制技术。净化工程技术已广泛应用于电子、核、航天、生物工程、制药、精密机械、化工、食品、汽车制造等高新技术产业和现代科学中。
随着我国科技水平的提高,人民的生活水平也有了很大的提高。人们对生活质量和生活环境提出了越来越高的要求,如空调净化系统设备、净水设备、空气净化器等净化工程技术已开始进入千家万户,进入人们的现代生活。特别是在电子工业的发展中,它能更好地反映科技水平提高的速度,电子产品正逐步小型化、定量化、完善化,给我们带来了一个快速、便捷、持久的时代。从某种意义上说,净化工程技术已经成为衡量国家和工业的重要标志。2020年净化工程的发展趋势和应用情况如何?
过去,中国清洁技术和设备与国外先进国家的差距是明显的。1965年开始生产的HEPA过滤器比国外长15年。1975年开始生产的光散射尘埃粒子计数器比国外晚了20年。0.1微米的清洁技术和设备在世界先进国家已经成为成熟的技术,而中国才刚刚起步。
在洁净室建设的规模和技术水平上,中国与先进国家的差距更大。从1982年到1987年,日本清水建筑公司建成的洁净室面积达到718000平方米,中国一年内建成的洁净室面积不足100000平方米,但在"八五"期间有了很大的发展。1993年建成的洁净室总面积接近150000平方米,美国的洁净室建设规模更大,1998年达到188.5万平方米。
在清洁工程技术方面,到了20世纪80年代末,国外已经建成了一大批0.1微米的超级洁净室。1987年,日本的三洋新溪车间建造了3000平方米的洁净厂房,NIT原木建造了41000平方米的千平米级工厂来控制0.1微米的粉尘,通风换气的次数高达每分钟300次。台湾新的TSMCS工厂建造了一个总面积为10000平方米的第四代管道洁净室。
洁净车间在大规模集成电路制造设备投资中所占比例较高,这与集成电路技术的不断更新和产品更新换代周期的快速发展趋势不相适应,严重制约了大规模集成电路技术的发展国内使用的0.1微米和十级洁净室主要依赖国外进口。由于高洁净级洁净室非常昂贵,0.1微米十级洁净室每平方米售价高达1万美元。美国ASYST公司和德国MW公司研发的亚微米生产微环境系统设备和技术近年来得到广泛应用。在100级洁净度的洁净厂房中,最新的洁净技术采用工艺设备部分使用隔离技术的微环境,将投资比例压缩到高级微环境,消除了操作人员和工艺设备运行的二次污染源对集成电路成品率和可靠性的影响
据中国电子特种设备工业协会统计,1990年中国最大的8家净化设备工厂的销售额为8217万元,不到1亿元,1993年达到14495万元,占国际市场销售额的0.34%。然而,随着我国高新技术的迅猛发展,微电子、光纤、液晶显示、光电子器件、生物工程、制药等行业的发展,我国清洁技术产品市场潜力正以每年40%≤50%的速度增长。因此,在未来,清洁市场上的蛋糕将是巨大的。
从价格竞争到价值竞争,随着电子产品的集成化,加密化,小型化,功能化等趋势,对元器件的可靠性要求越来越高,电子信息制造业对洁净室的要求也更加严苛。"少量污浊或微弱的静电可能导致元器件的成材率大幅降低,直接影响公司的效率。 目前硬盘磁头的静电电压阈值已经降低到3V以下,一些IC的封装环境需要达到Class10',甚至是class1'的水平。电子信息产业的技术发展和高性能要求推动清洁工程行业企业从价格竞争向技术竞争转变。 只有具备技术研发和自主创新能力的企业,才能满足客户的需求并持续发展,才能设计建造符合要求的高端洁净室。
洁净厂房是我国能耗最大的家庭之一。据不完全统计,洁净室能耗是普通办公楼的10倍30倍。在我国8英寸芯片工厂,洁净室单位面积能耗比美国同类型工厂高出15%。美国能源消耗为1.28kW/m2,美国能源消耗为1.63kW/m2,中国能源消耗为1.48kW/m~1.93kW/m2(来源:中国电子学会清洁分会)。 以上海某知名芯片厂为例,其清洁工程运行及相关维护年耗电量为51%。这就要求清洁工程行业的设计和施工企业,从客户需求出发,从设计理念,施工,设备和运行等方面进行节能设计,只有采用全方位的节能技术,整个清洁工程行业才能持续健康发展
空气分子污染问题作为IC厂关注的问题,20年前最早由日本人提出,近年来世界IC技术发展迅速,IC芯片日益小型化,AMC对当前IC生产的潜在污染比颗粒污染广泛得多。颗粒污染控制只需要确定颗粒的大小和数量,但对于AMC控制来说,除了受芯片线宽减小的影响外,还受到工艺,工艺设备,工艺材料和传输系统的影响。 更有甚者,多种工艺材料(化学品,特殊气体等。因此,在生产过程中的一些加工过程和工序的物料传递和储存环境,AMC已成为严重影响成品率的重要问题,而分子控制技术已成为清洁工程设计和施工的主流趋势目前,国内清洁工程企业已经开始从事这一方向的研究,在这一领域比较领先的企业有亚翔集成,在分子净化技术方面,公司一直走在同行业前列,而中国电子工程设计院在微震技术方面处于领先地位