半导体洁净厂房的 MAU 机组工况和普通民用暖通机组存在巨大差异。常规暖通 MAU 只需要基础温湿度调节,而半导体厂房的室外新风,需要依次经过初效、中效、亚高效多级过滤,同时搭配表冷、加热、加湿、除湿、化学吸附等功能段,气流经过各个功能段会产生较大的管网阻力。整套系统运行阻力包含过滤器阻力、换热盘管阻力、风管沿程阻力、弯头静压箱局部阻力,再加上滤网长期积灰带来的终阻力增量,这就要求配套风机预留充足的风压余量,这也是离心风机在大型 MAU 机组中应用的主要原因。很多项目前期选型只按照滤网初阻力核算风压,风机余量不足,运行一段时间后风量衰减,洁净室压差失守,直接影响晶圆良率,这是半导体 MAU 风机匹配最常见的误区。
在风机机型选型匹配上,目前半导体项目 MAU 新风机组主流分为两种方案:交流离心风机方案与EC 离心风机方案。传统大型 MAU 常采用分体式交流离心风机,搭配电机传动结构,适合超大风量新风系统,设备采购成本可控,运维人员熟悉维修流程,多用于老旧厂房改造、大系统定风量运行项目。而新建晶圆、封装测试洁净厂房,越来越多选用EC 风机组成风机墙方案,多台外转子 EC 离心风机并联布局,配合智能控制器组网调控。相比单台大型交流风机,EC 风机墙具备运行冗余优势,单台风机故障停机,其余机组可自动提速补偿风量,不会造成整套 MAU 新风中断,很大程度保障半导体产线连续生产,降低停机损失。
风量与风压精细匹配,是整套 MAU 风机方案的主要环节。首先需要根据洁净厂房人员新风需求、工艺排风补偿风量、房间正压维持风量,核算 MAU 总设计新风量;再完整统计系统全流程阻力,风机选型工作点必须落在风机性能曲线的高效区间内,同时预留 15%~25% 风压余量应对滤网积灰。陆风 TAILIDA 可提供EC 离心风机、交流离心风机性能仿真测算,结合项目 Q-P 性能曲线匹配机型,避免风机长期在低效区运行,造成电费持续增加。与此同时,风机转速匹配同样重要,优先选用中低转速机型,降低气动噪音与振动,半导体精密光刻、检测区域对振动极其敏感,风机减震、软接配套需要和风机选型同步设计。
供电与控制系统配套匹配,同样不可忽视。定风量运行的传统 MAU,选用交流风机搭配变频控制器,实现风量调节;变风量、需要和全厂楼宇 BA 系统联动的半导体厂房,优先选用一体化EC 风机,支持 0-10V、4-20mA 模拟信号以及 RS485 Modbus 通讯,可接入智能控制器集中管理。运维人员在中控室即可实时查看每台风机运行转速、电流、故障报警信息,配合压差传感器,根据滤网前后压差自动调整风机转速,实现节能运行。对于多栋厂房、多台 MAU 机组的大型产业园,还可搭建风机局域网,统一监控所有新风机组运行状态,方便数字化运维管理。
材质与防护等级匹配,适配半导体特殊腐蚀工况。部分半导体工艺会排放酸碱废气,少量废气回流会进入 MAU 机组内部,加上南方厂区高湿梅雨环境,风机叶轮、蜗壳极易腐蚀。普通镀锌板材风机无法长期稳定运行,这时就需要选用防腐涂层离心风机,或者铝合金叶轮机型,搭配合适 IP 防护等级电机。如果项目存在防爆工艺区域,MAU 排风侧配套风机还需要满足防爆标准,区分普通防腐型与防爆型风机,严格按照安规要求匹配电机、接线盒配件。
风机安装配套匹配也会影响整套 MAU 运行效果。风机进出风口必须配置减震软接,阻断振动向风管、洁净车间传递;风机底座配备减震器,根据风机重量、转速选择橡胶减震或者弹簧减震。机组内部风道设计尽量减少急弯、突变截面,降低局部阻力损耗,否则即使风机选型参数达标,也会出现实际送风量不足的问题。同时需要预留充足检修空间,方便后期风机轴承更换、叶轮清洁、电机维护,半导体厂房停产检修窗口期极短,前期布局预留检修位,能够大幅降低后期运维难度。
后面对比两种主流 MAU 风机适配场景,方便项目选型参考。交流离心风机方案:适合超大风量定风量 MAU、预算有限的改造项目、运维团队熟悉传统交流设备管理的厂区。EC 外转子离心风机墙方案:适合新建晶圆、封装测试洁净厂房、24 小时不间断生产、需要集中智能管控、长期节能降耗、要求设备运行冗余的项目。
半导体洁净厂房 MAU 新风机组的风机匹配,是一套系统化工程,不能只单独比对风机铭牌风量风压,需要综合管网阻力、控制需求、防腐防护、振动噪音、全生命周期能耗统筹设计。陆风 TAILIDA 具备丰富的净化行业风机配套经验,可提供EC 风机、交流离心风机、外转子风机、智能控制器一体化配套服务,针对半导体晶圆、封装、测试等不同产线工况,定制适配 MAU 机组风机方案,助力洁净新风系统稳定高效运行,保障芯片生产环境达标。