厂务与安全

厂务与安全实例

1半导体厂电力汇流排安装开关箱电弧灼伤事故

一、发生时间：九三年四月二日下午约三时

二、接获通报时间：九三年四月二日下午约四时

三、罹灾人数：三人灼伤

四、事故经过：

园区某半导体公司厂房电力汇流排开关箱安装工程，于九十三年四月

二日下午约三时进行低压低容量（480V，400A）电力开关箱安装，施工人员因开关箱插入汇流排作业，发现有阻力无法完全插入，于是将汇流排绝缘板拆除，于进行开关箱预插入时，汇流排与开关箱发生短路产生电弧，造成三位施工人员灼伤。

四、状况分析：

1、疑因汇流排绝缘板拆除后，汇流排端子因无绝缘板隔绝，开关箱插入时，造成相间短路产生电弧。

2、施工人员因均佩带安全帽及安全索，幸未发生高处坠落之二次伤害。

五、处理对策：

1、本局接获通报，立即派员了解，协助处理此事故状况。

2、该汇流排短路插座先予停工，以利故障原因之调查。

3、安排与该厂及相关承揽商召开事故检讨会，针对此次事故检讨并提出确保施工安全之防护设施及监督管理计划。

2

4、本案劳资组将制作事故案例，通报园区各使用电力汇流排厂商知悉，落实厂商加强承揽商施工管制及管理。

5、委托专家学者协助本局及厂商实施承揽商施工作业安全、管理及监督工作，以加强劳工作业之安全（配合本年度园区光电半导体厂安全卫生评

核作业实施）。

3

烧毁之电力开关箱接头

电力汇流排受损情形

事故现场照片-1

事故现场照片-2

电力开关箱电弧事故照片

2

3、情况不清错开氮气阀门伤害事故

2000年3月11日，某市景龙机电设备安装公司施工队，在进行一项防腐工程作业中，由于错开氮气阀门，致使1名施工人员急性氮气窒息死亡。

事故经过：

2000年3月初，某公司所属半导体厂进行设备改造，改造工程包括纯水车间软水器防腐维修工程。经过协商，软水器防腐维修工程交给该市景龙机电设备安装公司承担。3月11日下午，景龙机电设备安装公司施工队进入施工现场(软化器在防尘棚中)，施工队喷砂工赵某某穿上喷砂服进人防尘棚内，并示意同伴打开气源。4分钟后，辅助工郑某某听到没有动静，马上打开防尘棚，发现赵某某已躺在地上，立即将赵某某抱出，将喷砂服脱掉。接到报告，工厂厂医赶到现场时，赵某某已深度昏迷，呼吸、血压均无，医生立即对其做心脏按摩，并送往医院抢救，经医院抢救无效死亡。

事故分析：

经调查，半导体厂的压缩空气与氮气共用一条管道，可以根据生产需要进行切换。景龙机电设备安装公司在施工前对这一情况了解不清，施工时需要使用半导体厂的气源进行喷砂时，辅助操作工误以为管道内气体为压缩空气，打开气源开关后，氮气进人喷砂服内，造成赵某某急性氮气窒息死亡。

事故教训与防范措施：

这起事故的发生令人痛惜，按道理讲属于完全能够避免的事故。如果在施工前将有关情况了解清楚，或者在施工时有厂方人员协助，就不会发生这样的事故。尤其是施工刚开始，施工队对许多情况都不清楚的时候，更加需要了解情况和厂方人员的协助。因此，在有关改造工程施工的合同中，承担施工的公司或者施工队，应明确提出由厂方派人予以协助的条款，厂方为了保证施工质量和进度，为了防范事故的发生，也有责任予以协助，这样对于双方都十分有利，从而也可以避免类似事故的发生。

4、违章动火引起污水调节池燃爆事故

1997年5月4日，重庆市长寿化工总厂氯丁橡胶污水处理车间调节池发生爆炸，当场炸死12人，伤6人。

事故经过：

该厂污水调节池及处理装置于1989年设计，1991年兴建，1995年基本建成，1996年9月开始化工试车，处理氯丁污水。它是氯丁新线工程的配套项目，共有A，B两个调节池及沉淀隔油池，发生燃爆事故的是A池。

5月4日11时30分，总厂工程公司3名维修人员，在污水调节池处装配一根管道。由于此处易燃易爆化学物质积聚，容易发生火灾爆炸事故，在此处施工本应冷配，但3人既不办动火手续，又不听污水车间主任、安全员的劝告、制止，擅自违章动火，在调节池污水进口槽上方配管处动火，造成进口槽起火。接到火警报告后。厂消防队紧急出动，污水车间等部门的人员也参与灭火。11时42分，调节池发生爆炸，混凝土顶盖被炸翻，致使在调节池灭火的12名职工当场身亡，其中包括7名消防队员，另有6人受轻伤。与此同时，氯丁新线装置紧急停车，火焰于12时许被扑灭。

事故分析：

造成这起事故的直接原因是违章动火。氯丁污水中含有大量的有机可燃物，常温下易挥发，达到可燃范围，因此其相应界区严禁动火。但是工程公司3名职工在此处施工时，既不办动火手续，又不听污水车间主任、安全员的劝告、制止，擅自违章动火，由此而引发污水调节池起火爆炸。

在这起事故中，爆炸内因是池内有可燃气体，外因是火种窜人。因氯丁污水混有固态杂质物，调节池要不定期地进行清理，清理时，杂质从池底阀排出。4月中旬，污水车间决定对调节A池进行清理，由于池底阀被凝胶等固态杂质缠住，打不开，只得用潜水泵抽水，当抽到剩水位时仍无法全部抽走。由于剩余污水尚超过120m3，内部的易挥发物质慢慢挥发，同时正在运行中的B池，易挥发物质通过排气管也不断扩散到A池，使A池中可燃物不断积累。在着火后的燃烧过程中，可燃气及火焰从进口管窜人A池，导致爆炸。

事故教训与防范措施：

这起事故的发生，损失重大，教训极其深刻，说明企业领导的安全意识、安全管理制度的落实、安全隐患的整改还有死角，存在着有令不行、有章不循的严重违纪行为，必须采取坚决措施，对全厂安全工作进行深入检查、整改。

(1)加强安全生产的思想教育，落实各级人员的安全责任制，层层建立安全网，使每个职工懂得“自己生命掌握在自己手中”，注意保护自己，也注意保护他人。

(2)强化安全管理，严肃劳动纪律，加强安全教育和检查力度，特别对青年工人，尤其要加强安全生产教育培训。对于违章作业行为，要严肃处理，绝不能姑息迁就。

(3)加强安全队伍的建设。针对厂安全队伍老化，人员素质参差不齐的现状，采取积极措施，补充新鲜血液，择优上岗。安全管理工作重点面向基层，发现隐患，狠抓落实。对消防队力量及时充实，完善消防器材。

(4)积极采取技术改进措施，向技术进步要安全。积极吸收国内外先进工艺技术、科学管理方法，逐步淘汰存在着不安全因素的工艺、设备和操作方法，积极采取自动化，减少手工

操作，提高效率，减少废物排放，提高生产过程中的安全性和可靠性。

(5)对氯丁污水处理装置的安全可靠性进行全面检查：①预处理池A，B改密封为敞口，坚持人工下池清理前必须通风，用新鲜空气置换，分析合格后才能下池。②对污水进入预处理池的流槽现场定期清理，及时运走废胶、高聚物等垃圾。③对道路边的半密封氯丁污水沟改为敞开式。④对进入污水处理场的碳氢相送二氯丁焚烧炉及其焚烧工艺进行科研技术攻关。

5、“电污染”

中国半导体行业已经成为全球半导体行业关注的焦点，凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件，的冗长年，中国半导体产业取得了飞速发展。

但是随着中国工业的不断进步与发展，电网环境污染日益严重。同样，随着各种现代电子设备的广泛应用，“电污染”也已成为不容忽视的问题。据有关资料显示，有九成的计算机故障来自“电污染”。近几年，许多单位的生产电子设备、精密电子仪器、仪表、计算机等设备莫名其妙地出现误操作、误码、死机，甚至烧毁，还使一些报警装置出现误报或失灵，更使一些遥控、遥测设备出现误测数据。而在半导体行业这些问题的严重性更为突出，在其生产流水线以及计算机管理中心或数据中心如果出现这些问题，如生产线停线、管理中心瘫痪等重大事故，都会给这些半导体制造及管理企业带来废品的增多、客户的流失和企业预期收益的大大降低，造成不可估量的经济损失。这些原来被认为是设备本身存在质量问题，但经电源专家反复测证表明，大部分是由“电污染”造成的。针对这类情况，有关专家提醒半导体行业的生产和管理企业尤其需要重视和注意防范“电污染”，以避免可能带来的损失。

所谓的“电污染”可分为八类：过压、欠压、波形失真、杂讯、频率漂移、断电、突波和瞬态尖峰浪涌等，其中突波和瞬态尖峰浪涌由于其电压超过2000V，时间是微秒级的，当它袭击到电子设备的集成片上，往往会造成误操作和损坏。如果半导体行业用户直接将负载直接接在市电上，过压、欠压、波形失真、杂讯、频率漂移、断电、突波和瞬态尖峰浪涌等市电问题，会导致生产线设备如SMT贴片机的可编程逻辑控制器误动作引起生产出芯片成批废品，企业的计算机管理中心则出现服务器数据丢失、误码率增加、死机甚至烧毁等事故。

为了解决以上问题，需要为半导体企业实现完善的供电保障，其最佳途径就是采用双变换真在线式UPS为各种关键设备提供最为纯净和稳定的电源，从而消除市电中可能出现的过压、欠压、波形失真、杂讯、频率漂移、断电、突波和瞬态尖峰浪涌等“电污染”。

6、美国LED路灯现致命缺陷直接致事故率增加

标榜节能减碳的LED路灯，尽管能发挥一定功能，但美国不少城市却发现，因为LED属于冷光源、无法融化积雪，灯具易遭大雪遮蔽，无法照明，导致交通事故增加，至少1人因此丧命。

美国中西部上周遭遇罕见大风雪，不少城市都是一片白雪茫茫，也造成至少17人丧生。

其中一人是因为夜间照明设备未能发挥作用，无法辨识路况导致车祸。

近几年来，美国不少州考量经费与节能减碳趋势，改用省电、寿命长的LED路灯。但因为不发热而达到节能功效的LED灯，却也因为不发热带来麻烦。

美国部分州就发现，LED灯因为不发热，在风雪交加时，路灯会因为不能融化积雪而被大雪遮蔽，无法发挥照明作用。

尽管有部分地区在LED路灯外涂上防水物质，或是安装风雪遮板，但效果有限。许多州在大风雪中，除了要派出人力扫除路面积雪外，还得加派人手清除路灯上的积雪。

7、某公司不锈钢反应釜爆炸事故

2000年4月11日13时30分，位于广州市东莞庄路161号的广州半导体材料研究所大院内的广东鸿运电镀技术有限公司(港资企业)车间在生产电镀添加剂的过程中，100升不锈钢反应釜发生爆炸，造成2人死亡，4人受伤，直接经济损失21.9万元。

1．爆炸起火建筑物的基本情况

发生爆炸的广东鸿运电镀技术有限公司生产车间，位于广州半导体材料研究所大院内的一栋四层楼厂房的4楼，所在的楼房共4层，单层面积435平方米，钢筋混凝土框架结构。

经调查，1988年6月，由广州半导体材料研究所出地皮，由韶关凡口铅锌矿(后更改为“广东韶关岭南铅锌集团有限公司”)出资金，共同建起一栋四层楼的厂房和一栋三层生活楼。广州半导体材料研究所和韶关凡口铅锌矿以该栋四层楼的厂房为工厂合办企业，同时将企业名称定为“广州电力电子元件厂”。

1993年10月，由于广州半导体材料研究所与韶关凡口铅锌矿双方合办的广州电力电子元件厂经营困难而停产。之后以“广州电力电子元件厂”的名义陆续将四层厂房分别出租，出租的租金和租约均由韶关凡口铅锌矿与承租单位商定办理，租金由韶关凡口铅锌矿收取。其中第二、第三层租赁给广州元源电力硅元件公司；首层租赁给昆山兴业水处理有限公司。

1994年5月，将第四层租赁给广东鸿运电镀技术有限公司。同时从1999年元月起，原广州电力电子元件厂的所有经济及业务往来均由“广东韶关岭南铅锌集团有限公司驻广州办事处”负责。广州半导体材料研究所只负责一栋三层生活楼的出租及日常管理。

2．起火经过和扑救情况

据调查询问：4月11日13时30分，广东鸿运电镀技术有限公司高级工程师陈国琅回办公室上班，在公司生产车间的楼梯口碰见生产车间的操作工刘利芬，刘对陈讲：“今天反应釜的压力好像升得好快。”当时陈听到此话，就感觉不妙，立即向生产车间的反应釜方向看，看后马上知道会发生爆炸，于是陈对刘说：“你们快点走，马上会出事的。”陈边说边拿钥匙

将办公室房门打开，此时听到楼梯有人走上来的响声，同时听到反应釜“咝、咝”的汽笛声，陈马上打电话报警，就在这时车间的反应釜发生了爆炸。

发生爆炸时第四楼层共有该公司员工6人，分别是：蔡志彬，男、31岁、广州市人；谢海勤，男、30岁、广州市人；刘利芬，女、33岁、广州市人；陈国琅，男、60岁、广州市人；谢永红，男、26岁、江西人；尹惠英，女、26岁、湖南人。发生爆炸的时候蔡志彬和刘利芬在生产车间操作，谢永红、尹惠英在化验室，负责技术的高级工程师陈国琅和车间主管谢海勤刚到生产车间。

爆炸事故发生后，谢永红、刘利芬受伤自行逃出现场，陈国琅逃离现场中倒地，由广州半导体材料研究所职工救出现场，尹惠英、谢海勤被消防队员救出(谢海勤后被送往中山医科大学附属三院证实死亡)，蔡志彬则在四楼洗手间准备拉水管向反应釜外表洒水降温时，反应釜突然爆炸，蔡被倒下的墙体压死。

广州市公安消防局119台报警中心于13时32分接到报警后，先后调出天河、沙河、五羊、员村、广园、东山、特勤二中队，共17辆消防车前往扑救，经过广大指战员的奋力扑救，15时25分将大火扑灭。

事故发生后，广东省公安消防总队李振华副政委，广州市公安局梁醒虾副局长、林培坤副局长，广州市公安消防局丁潘明局长等领导先后赶赴火灾现场组织指挥扑救和善后工作。广州市公安消防局和广州市公安局十处组成爆炸事故调查组。

3．火灾直接经济损失和人员伤亡

广东鸿运电镀技术有限公司“4.11”爆炸事故，燃烧面积378平方米，毁坏5个反应釜、1个环氧乙烷储罐以及其他设备，烧毁生产原料及成品一批，直接经济损失21.9万元。爆炸事故中造成2人死亡，4人受伤。

4．起火原因的调查认定

爆炸事故发生后，广州市公安消防局火灾原因调查科会同广州市公安局十处重大事故调查科联合调查取证，并邀请了广州化工集团有限公司罗福祥高级工程师，对“4.1尸爆炸事故原因进行调查，

经过反复的调查询问、现场勘查和综合分析，认定广东鸿运电镀技术有限公司“4.1尸爆炸事故的原因是：环氧乙烷进料速度过快，环氧乙烷来不及与丙炔醇反应而在釜内积聚，以致釜内压力迅速上升，高压气体喷出，与空气摩擦产生静电，引起爆炸的。

5．火灾事故责任

根据对“4.11”爆炸事故的综合调查，其爆炸事故的责任如下：

①赵钦国的责任。赵钦国作为广东鸿运电镀技术有限公司的总经理，负责管理本公司的全面工作。但因生产电镀添加剂生产装置流程安全措施不足，工艺流程、安全规程和操作法、操作控制存在随意性，容易导致操作不当，引发爆炸事故，同时该公司在生产甲类危险晶前没有向公安消防机构申报，故赵钦国对“4.11’’爆炸事故负直接领导责任。

②陈国琅的责任。陈国琅作为广东鸿运电镀技术有限公司生产电镀添加剂的高级工程师，负责生产过程中的全部技术管理工作，由于陈国琅平时没有对操作工人进行全面的技术培训，以致操作工人只知简单的操作，不懂得生产的原理和生产的危险性，在实际生产中，出现问题处理不及时，以致发生爆炸事故，陈国琅对“4.11’’爆炸事故负直接领导责任。

③韶关凡口铅锌矿的责任。韶关凡口铅锌矿作为出租单位，没有督促承租单位广东鸿运电镀技术有限公司办理消防申报手续，同时对承租单位日常消防安全监督不力，韶关凡口铅锌矿对“4.11”爆炸事故负领导责任。

④谢海勤的责任。谢海勤作为广东鸿运电镀技术有限公司生产电镀添加剂的工程师、生产车间的主管，管理和监督车间的日常生产工作，但因生产过程中，两名操作工人在生产装置出现异常情况时，谢海勤不在生产车间，导致问题得不到及时有效的处理，而引发爆炸事

故，谢海勤对“4.11”爆炸事故负直接责任。

6．火灾事故的主要教训

①广东鸿运电镀技术有限公司生产甲类危险物品，没有向公安消防机构申报，就擅自投入生产，违反了《中华人民共和国消防法》及有关消防技术规定，以致留下了“先天性”的火灾隐患。

②广东鸿运电镀技术有限公司生产的是甲类危险物品，其生产车间所在建筑物的防爆泄压设施、泄压面积和厂房的总体布局、平面布置不符合有爆炸危险的甲类厂房的设置要求，以致发生爆炸后，人员无法逃生，造成人员伤亡和财产损失。

③生产装置流程设施安全措施不足。主要表现在：

a．反应釜上无安全阀，不能在压力过高时自动排出物料；

b．排出物料的管道应设安全水封，现场无此装置；

c．排出物料管道上应设阻火器，现场无此装置；

d．环氧乙烷进料控制是关键，不应用手工操作滴加控制，应用计量泵按指定速度送料人反应釜，手工操作不安全，这次爆炸事故发生就因手工操作难以控制而发生；

e．车间内电器设备没有按防爆设计和施工，仅用普通电器供电，无接地和接零，以及防静电跨接，违反甲乙类生产装置的消防规定。

④安全生产存在的问题是研制和生产的技术负责人仅熟悉配方和应用，在工程化方面和使用生产这些危险品方面缺乏应有知识。

⑤具体操作人员缺乏特殊行业应有的岗位知识，没有经过消防培训和其他上岗前的各种岗位培训。

7．处理意见

①赵钦国和陈国琅的行为已构成危险物品肇事罪，由司法部门追究其刑事责任。鉴于爆炸事故直接责任人谢海勤在爆炸中已经死亡，不再追究其法律责任。

②对韶关凡口铅锌矿及其负责人依照《中华人民共和国消防法》和《广东省实施<中华人民共和国消防法>办法》作罚款处理。

8、半導體晶圓廠的供電品質

半導體生產製程任何中斷都會讓晶片製造商蒙受可觀的損失。在各種可能因素當中，暴風雪或閃電等不良天候所造成的市電短暫中斷或干擾，將對晶圓廠造成廣泛的影響。這些典型的電壓遽降事件會影響各種敏感的製程，且通常會讓設備發生故障或因此停機。

半導體業界體認到這些事故所衍生的負面影響，於是成立SEMI Power Quality and Equipment Ride-Through T ask Force組織，負責制定多項標準來規範電力公司、半導體廠房設計者及半導體設備製造商所應盡的責任，確保各種電壓遽降事件不會造成產品損失，或降低產品品質。

本文的主旨在闡述電力品質對半導體製程所造成的影響，尤其是各種電壓遽降事故，並介紹多套業界主要標準及因應指南，解說生產設備如何解決這類事故，而且解說這些標準與指南對單個或多個關鍵系統元件的影響，包括製程所用的電源。

介紹

電源品質的實質定義是指在固定的連接點上，維持一定電壓和頻率的正弦波形的真實度(faithfulness)。在三相系統中，在評估電源品質時，亦須必須相位電流與電壓之間的平衡程度[1]。電源品質問題包括諧波干擾、負載不平衡、電壓調節不良、電壓閃爍、瞬間超壓、電壓驟升與驟降、停電、以及暫時與持續的斷電。業界目前已有許多指標與標準可用來衡量電源品質，例如像諧波干擾的總諧波失真、以及電壓驟降的幅度與持續時間等。

電壓驟降是指RMS電壓值下降的幅度介於額定電壓的10%至90%之間，持續時間在半個週期到1分鐘之間，而瞬間斷電則指是RMS電壓下降到額定電壓的10%以下[3]。

電壓驟降可能是因廠房本身或電力線路發生問題所致。我們稱這種情況導致的意外為遠端故障(remote fault)。遠端故障是電壓遽降最常見的形成原因，根據一項調查，83%的電壓遽降是由遠端故障所造成，而有8%被列為可能由遠端故障所造成，因為我們無法確切地知道故障的時間點[7]。造成故障狀態最可能的原因就是閃電，但也有許多時候是因強風、絕緣物的干擾、動物或各種意外事故[5]所造成；啟動大型馬達亦可能導致電壓遽降，但因啟動馬達導致的電壓遽降幅度並不足以讓設備產生故障[6]。

電源品質調查

過去十五年來，業界已進行許多大規模的電源品質調查，以描述電子與電力設備所運作環境的狀態。調查結果發現短暫的斷電以及小幅的電壓驟降，是美國大型工業場所最常見的供電異常事故[2]。國際半導體設備與材料(Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI)組織針對全球各地十五家半導體廠房進行一項調查，結果與先前與美國進行的調查發現相吻合。在調查中遭遇的電壓驟降事件記錄如圖一所示。電腦業與設備製造商協會(Computer Business and Equipment Manufacturers Association, CBEMA)在1970年代末期開始研究電腦設備對電壓驟降應如何作出適當反應。在1996年更新的CBEMA 96曲線，也就是業界通稱的資訊技術產業協會(Information Technology Industry Council, ITIC)曲線，亦繪於SEMI圖中供比對參考之用。

調查結果發現15%的記錄事件其座標點落在CBEMA 96曲線以下的位置，且低於CBEMA 96曲線的事件平均數每年每個站點為5.4。每站點每年的預估事件數量如圖二描繪的曲線。第二條由根據SEMI組織數據所繪製的曲線，遵循SEMI F47「半導體製程設備電壓驟降免疫標準」，延伸了CBEMA 96曲線，在圖二中代表每站點每年的平均事件。CBEMA 96曲線代表單相電壓事件。SEMI調查結果發現68%的電壓驟降是由單相電壓所觸發，其餘19%則是由雙相電壓所觸發[7]。因此，在使用三相電源的設備中，F47標準可套用至雙相(phase-to-phase)以及單相(phase-to-neutral)電壓事件[10]。

產業標準

電力公司須遵循SEMI F50「半導體工廠供應電源的電壓驟降依循準則」。半導體工廠的電力服務所涉及的因素皆列入F50的規範。其中包括連結至最高的電壓饋送線路，以及降低系統受各種環境狀況的影響程度(閃電、樹、意外損壞)。這套規範將電力公司視為半導體工廠業主的積極且持續合作的夥伴。

SEMI F49「半導體工廠系統電壓驟降免疫能力指南」針對工業廠房的配電系統設計做出多項建議。由於認知到廠房設計須因地制宜的特性，因此在規範中指出「......廠房的電力系統應針對每個不同的案例做實地分析.......」[9]。另一方面，F49亦提供全面性的設計方針，特別是電力輸送的冗餘性以及服務可靠度方面。這套規範亦列舉了工業廠房所使用的各種設備與技術。

其它規範各種半導體機台的標準包括SEMI F47-「半導體製程設備電壓驟降免疫規定」。圖二顯示SEMI F47電壓下降曲線，描繪三相系統的單相或相對相電壓驟降狀況。由於F47所規範的電壓驟降特性不包括三相系統的斷電，因此可以推論它規範的電力系統故障和饋送至出錯設備的電源之間沒有直接關係。這些遠端故障不是發生在幅射狀系統的不同分支處，不然就是在饋送傳輸系統的遠端部份。這種現象引出兩項假設─第一，系統故障被及時排除不會導致工廠全面斷電，第二，所有相位在所有時間都處在低阻抗的狀態。

符合這項標準的半導體製程設備能在電壓驟降時繼續運作，且對製程幾乎不會造成改變，或不會中斷製程。後者承認在電源不穩的狀態下會導致製程的產品受損，製程的供電在這方面尤其受到重視，因為所有製程設備具有最高的單位儲存能量的電力流量。下一段我們將討論F47相容的電源設計。

製程電源的解決方案

現有許多半導體製程設備能安然渡過F47型的事件，且完全不會中斷運作。然而，許多電源的架構在這類

事件中很可能會停擺。在製程中有能力克服F47事件的製程供電系統可以大幅改善產能的損失並降低產品品質受損的幅度。要達成這項目標有兩個方法，第一，讓系統在遭遇F47的事件時，能從電源系統或儲存元件中擷取所需的電力，以提供不中斷的電源。我們可參考不同供電系統的前端架構，進一步瞭解上述的模式。

電路如圖三所示，顯示一套遵循規範電源傳統的前端電路。這套設計能達到相當高的輸出功率因數(~0.95)以及注入較低的諧波。容量通常為數毫法拉的電容器可提供適當的儲存能量，允許合理的短暫電壓驟降。不幸的是，由於系統內的電感容量通常高達數毫亨利，因此採用這種設計的電源往往體積過大，且成本過於昂貴。

另一方面，許多現代架構完全不採用電感，並將匯流排電容降至數微法拉。和前一代設計相比，這種前端系統不僅體積小、成本低廉，且功率因數較低且有較高的諧波內容(harmonic content)。它沒有足夠的儲存能量，讓任何製程設備的供電電源能渡過F47規格中的低電壓區域。解決之道就是運用一組較大的匯流排電容，容量達到數毫法拉，藉此提高儲存能量。這種設計成本較低廉，且元件體積僅微幅增加，從製程設備的角度來看，的確能提高克服電源不穩的能力，但卻導致前端系統效能的下降。功率因數視電容器的實際容量可低於0.7，並產生高諧波內容。工廠需要較低的功率因數要求工廠增加AC電力傳送系統能力以支援較高的電流。

增加電容最多只會增加數百焦耳的能量，並僅能為功率較低的設備提供渡過電壓驟降事件的能力。若要讓功率較高的設備或整套機台能渡過電壓驟降的狀況，設備製造商與工廠設計人員可採用適合的設備，例如像不斷電系統(Uninterruptible Power Supply, UPS)，以儲存更多的能量並維持穩定的輸出電壓。然而，能量儲存裝置有相當多的考量因素，其中包括成本、安全性及尺吋規格。本文的目標並非詳細討論電池的規格、超導材質的能量儲存能力，或是調速輪等細部元件，僅探討具商業化潛力的可行方案。解決方案的成本須為工廠業主認可，願意付出相對的代價換取設備抵抗電壓驟降的能力。制定SEMI F47規格的SEMI 組織指出，儘管蓄電池適用於某些特殊狀況或特殊功能，但這套標準的原意並不是增加蓄電池的使用和容量[10]。其真正的原意是「改進設備元件與系統設計」[10]。

前端元件設計範例運用標準的六脈衝二極體整流器設計，搭配各種被動元件，建構出限制電源效能機制。先前所述的範例都無法為電源供應系統提供這麼高的抗低壓效能，它們必須在增加能量儲存容量下才能達到數千瓦的供應電力。但若採用前置調節器，則能大幅提升系統效能。圖四顯示運用標準的放大線路所設計的前置調節電路。

這種設計能提升未調節的二極體整流器的電壓驟降。這類電源設計標準使功率因數與AC諧波注入都在合理的範圍內。電感遠低於傳統電源供應器中的序列電感(如圖三所示)。但若結合其它元件，則成本與容量的負荷就不是高品質無塵室所能承擔。這種模式在改進多項變數後，已成功克服上述的限制[11]。

有些工廠進一步延伸電源的要求，要求半導體設備電壓驟降的免疫能力必須超過SEMI F47曲線，且要求設備必須能渡過為時一秒的三相電源完全中斷的事件。在排除使用外部儲存能源裝置的前提下，其中一項可行的方法就是在發生事故時妥善地控制邏輯控制。也就是說邏輯電路不能失去電源，並不能鎖定錯誤狀態或故障事件，以便在渡過事件後迅速回復電源。這種功能通常可運用適當的數位邏輯設計來建構，不需增加任何儲存能量或成本。若這種設計不適用且需要其它元件，則可將邏輯電源的饋送系統連結至獨立的安全輸入電源，而不是採用三相電源作為主電源。

觀察/建議

許多較新穎的三相電源的設計可讓系統順利渡過大多數SEMI F47的電壓驟降事件。對於超出SEMI F47規範領域之外的電壓驟降事件，系統應在遭遇這類事件能立即「喚醒」電源供應的邏輯機制。這種功能讓電源供應系統能精準地報告這類事件，或甚至在電壓驟降事件持續較長的時間後(通常在1秒之內)仍能回復正常運作，且不會損及系統的安全性。

評估新技術亦可發掘許多潛在的利益。第一步應先根據技術與經濟上的偏好制定關鍵的目標，之後再根據這些目標設計未來的製程環境的供電系統架構。其流程包括在高品質的無塵室廠房中以最少的設備提供穩

定的製程供電，以更低的成本為所有製程電源系統提供渡過電壓驟降的能力，減輕電源系統的負荷(降低諧波、市電的功率因數等)，提供能立即反應、高儲存能量的連結裝置，以及限制使用外部電

9、半導體廠緊急應變中心設立及運作

10、EHS Fab危害综述