近年来，集成电路工业迅猛发展，已成为世界技术进步的主要支柱，随着生产工艺的不断进步，对生产环境及其它配套设施的要求也越来越严格，尤其是8时、12时芯片的生产对洁净度、温湿度和空气中分子级污染物提出了很高的要求。本文根据笔者对几个集成电路生产厂房暖通设计的一些经验和体会，对洁净车间暖通设计进行一些阐述和归纳。

1、净化空调系统

目前，净化空调主要有以下三种形式:

A.二次回风系统

这种系统中，室内一次回风和新风混合后，经过初效过滤器、加热(冬季工况)、加湿(冬季工况)、冷却(夏季工况)处理后与二次回风混合，再经再热、风机加压、中效过滤器，最后经末端高效送风口送至室内。

该系统一般设计为定风量，风机变频控制主要为了克服过滤器阻力的变化。

室内相对湿度控制:通过室内相对湿度传感器，夏季控制冷水盘管的电动调节阀，冬季控制加湿器(干蒸气加湿时)或控制热水盘管的电动调节阀(循环水加湿时)。

室内温度控制:通过室内温度传感器控制再热盘管的电动调节阀。

该系统简单，运行控制方便，可用于净化级别IS07级以下、室内排风量确定的洁净车间。随着净化级别的提高，系统风量增大，机房面积增大，而且庞大的送回风管道难以布置，因此在净化级别较高、面积较大、工艺排风不稳定的厂房中极少使用。

B.新风机组+循环空调器系统

这种系统中，新风独立处理，新风机组设于新风空调机房内，循环空调器设于生产厂房的吊顶上方。新风经初效过滤器、加热(冬季工况)、加湿(冬季工况)、冷却(夏季工况)、再热(调试时室内热负荷较小时使用)、风机加压、中效过滤器处理后送至各循环空调器。新风和室内回风在循环空调器中经冷却、风机加压、亚高效过滤处理后经末端高效送风口送至室内。

该系统一般设计为变风量，室内压差传感器控制新风机变频器保证室内的压力要求，室内微粒传感器控制循环空调风机变频器保证室内洁净度要求。

室内相对湿度控制:通过室内相对湿度传感器，夏季控制冷水盘管的电动调节阀，冬季控制加湿器(干蒸气加湿时)或控制热水盘管的电动调节阀(循环水加湿时)。

室内温度控制:通过室内温度传感器控制循环空调的电动调节阀该系统控制精度较高，只有新风机组置于机房，因此机房面积较小，常用于净化级别IS06级以下、几乎所有的集成电路封装测试厂房。随着净化级别的提高，该系统同样面临空调送风管较大，循环机组增大，占用吊顶上方空间较多的问题，因此，净化级别在IS06级以上，环境对振动要求较高的场合很少采用此系统。

C. 新风机组+风机过滤单元(FFU)+干冷却盘管(DCC)系统

这种系统中，新风独立处理，新风机组设于新风空调机房内，循环空调器设于生产厂房的吊顶上方。新风经初效过滤器、加热(冬季工况)、加湿(冬季工况)、冷却(夏季工况)、再热(调试时室内热负荷较小时使用)、风机加压、中效过滤器、高效过滤器处理后与经过置于下技术夹层的干盘管(DDC)处理后的回风在回风夹道混合，再经置于吊顶上的风机过滤单元(FFU)送至室内。该系统一般设计为变风量，室内压差传感器控制新风机变频器保证室内的压力要求，室内微粒传感器控制FFU变频器保证室内洁净度要求。

室内相对湿度控制:与上一系统相同。室内温度控制:通过室内温度传感器控制干盘管的电动调节阀。该系统控制精度较高，系统灵活，特别适用于工艺布局不断变化的芯片前工序生产厂房;然而这种形式的空调系统要较大的上、下技术夹层，投资较大，因此多用于净化级别高、因配管需要而需设置下技术夹层的芯片前工序生产厂房。

2、用于8时、12时集成电路生产厂房中的新风机组+风机过滤单元(FFU)+干冷却盘管(DCC)系统的几点说明

8 时、12时集成电路的生产由于其加工线宽极小，所以对洁净度和温湿度控制要求很高，通常温度精度为士0.3~0.5℃、相对湿度精度为士5~10%，另外对空气中分子级污染物(AMC)也有控制要求，因此该场合的新风机组+风机过滤单元(FFU)+干冷却盘管(DCC)系统需注意以下几点:

A.应在新风空调器内设置化学过滤器或者预留化学过滤器和中效过滤器的安装位置，用于去除室外空气中对芯片生产有影响的杂质气体(AMC)，后面的中效过滤器主要用于捕捉化学过滤器可能产生的颗粒;宜采用初级纯水(R0水)循环喷淋水洗加湿代替蒸汽加湿因为喷淋纯水既可以加湿又可以洗涤去除室外空气中对芯片生产有影响的杂质气体。

B，通过设在新风处理机组内的两级表冷、两级加热以及喷淋室保证新风出口的干球温度和露点温度全年基本恒定，而机组出口的露点温度还应根据其对应送风区域的相对湿度进行连续的重新调整，以保证室内的相对湿度，这里不是以房间的相对湿度直接控制加热或加湿，而是以房间内的相对湿度连续的重新整定机组出口的露点温度再由该露点温度控制表冷器或加热器，从而得到更及时的湿度控制C.干盘管主要是消除洁净车间内的显热负荷，根据洁净车间内的温度控制对应区域的DCC以保证室内温度要求。为得到精确的温度控制，应尽量减少各区域的气流交叉，所以各区域DCC的空气侧阻力应尽量一致;考虑到室内湿度精度和 DCC空气侧阻力等因素，应确保DCC在千工况下运行，这就需要DCC的冷冻水进水温度要高于室内的露点温度，一般宜高2~3℃;另外DCC的断面风速不宜过高，否则会导致 DCC空气侧阻力增大，因为厂房的噪声要求对FFU的机外余压有所限制，因此DCC的断面风速设计控制在1.5m/s左右(此时空气侧阻力40Pa左右)，设计计算一般不宜超过2m/s。

D.由于光刻、显影等区域对(AMC)比较敏感，因此应在这些区域设置化学过滤器，通常做法可在FFU的风机单元上增设化学过滤器。

E.另外，集成电路生产厂房对生产环境的可靠性有极高的要求，因此空调设备必须考虑备用。

3、洁净车间排烟系统

国内规范对于大面积的洁净车间是否需要设置机械排烟未作出明确的强制性条文要求:仅《洁净厂房设计规范》(GB50073-2001)对洁净厂房疏散走廊应设置机械排烟提出了黑体强制性条文的明确要求。

最新的《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472-2008)第7.6.1条延续《洁净厂房设计规范》的规定，也只对洁净厂房疏散走廊设置机械排烟提出了黑体强制性条文的明确要求;但是在条文解释中又提到并不是仅仅洁净厂房疏散走廊设置机械排烟系统，如果空间允许，并且工程项目业主希望设置机械排烟系统的，设计单位应密切配合进行空间协调，做好机械排烟系统的设计。同时在第7.6.2条中又规定洁净厂房排烟设施的设置应符合国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定;对于当同一防火分区的丙类洁净车间内人员密度小于0.02人/㎡，且安全疏散距离小于80m时，洁净车间可不设置机械排烟系统。其实，集成电路生产企业的业主通常会对整厂进行投保，由于此类生产中使用多种易燃易爆气体或液体，火灾危险性极大，因此保险商均要求设置机械排烟系统，否则会增加保费。所以，在集成电路生产厂房洁净车间内设置机械排烟系统是不可避免的;同时因洁净车间密闭性较好，应考虑补风措施。目前此类厂房国内外的排烟方式有三种:上排烟、下排烟、上下结合排烟。

A.上排烟:与目前其它场合的机械排烟系统类似。火灾时，打开设于洁净车间吊顶上的排烟口，开启排烟风机排烟，排烟时关闭该区域的FFU，新风机组继续运行，通过回风夹道进行补风。该系统较常用，但存在的问题是，火势较小时，该排烟方式会迅速破坏洁净车间的环境，工艺设备会受到污染损坏，因此当在下技术夹层出现火灾或在洁净车间出现危害性较小并能被迅速扑灭的小火时，因启动了排烟系统而引起较大的经济损失，这是业主或保险商所不愿意看到的。B.下排烟:排烟口设于下技术夹层。火灾时，打开排烟口和排烟风机进行排烟，新风机组继续运行，通过FFU补风，烟气从下技术夹层排除。该方式对保护洁净车间环境有利，但弊端是，只要烟气的上升速度超过FFU的下吹速度时，烟气就会积聚在洁净车间上部而不被排除，因此该方式只有火灾强度较小时才有效，因而很少被采用。

C，上下结合排烟:该方式将以上两种方式结合使用，并在下技术夹层和洁净车间吊顶下同时设置烟感。洁净车间小火或仅下技术夹层火灾时，且仅当设于下技术夹层的烟感探测到烟雾时，启用下排烟模式;当火势增强，使得设于洁净车间吊顶下的烟感探测到烟雾时，停止下排烟，启用上排烟模式。该系统在最大限度保证生产环境和工艺设备的同时，又能保证排烟效果，因此宜推荐采用，但是实际控制中存在尺度把握不准的问题，即很难及时区分大火小火的问题。目前，也有设计项目中，把上、下排烟口兼用于洁净车间内由于工艺机台的化学品或者气体泄露造成异味所需要的事故排风。

4、结束语

目前，集成电路制造业在中国正蓬勃发展，而8时、12时集成电路的生产对洁净车间的各项指标均有严格的要求，本文只介绍了其中的一小部分，此类厂房的设计在满足工艺生产要求的同时还应综合考虑其可靠性、灵活性、安全性、能源效率、初投资等因素。