半導體工廠每小時使用多達 100 兆瓦時的電力
半導體製造設施需要大量的能源來支持其設施和製造過程。大型晶圓廠每小 時可使用多達 100 兆瓦時的電力—比許多煉油廠和汽車廠還要多。能源的使用 將隨著更高的產量和更複雜的過程而繼續增加。例如，最新的極紫外光微影製程 技術需要比以前多 10 倍的能源。
所有這些電力的可靠性是至關重要的
從原材料到成品芯片的過程通常需要 85 天，包含多達 300 個獨立的操作。 用於完成這些步驟的設備包括離子注入機、光刻步進器、沉積系統、氧化爐、蝕 刻機等等。 這些複雜的半導體製造過程都需要高質量、可靠的電力。任何電力供應問題， 如停電或電壓驟降，都會擾亂操作，導致浪費一批批半導體。這些停電或電壓驟 降可能是由不同的因素造成的。它們可能與基礎設施質量有關，如印度不穩定的 電力供應。它們也可以由外部事件引起，像是天氣災害，例如寒冷天氣引起的停 電使美國的半導體工廠停工。 短暫的停電可能會威脅到幾個月的芯片生產，因為停電會影響到製造過程的 每個部分。停電的費用也很高，通常是幾百萬美元左右，但在某些情況下高達數 千萬美元。通過更好的電源管理減少這種非計劃的停工，可以避免不可預見的製 造成本。
半導體廠可以搭配未來的配電技術來依靠他們的電力供應
在這個 "贏家全拿 "的行業中，工廠的成功和失敗只有一線之隔。由於電力 干擾對工廠的成本、處理效率和生產力有重大影響，擁有可靠、有彈性的電力是 差異化的因素之一。 成功的晶圓廠通過擁有一個精心設計和為未來準備的配電基礎設施來確保 可靠的電力。例如，這些經過數位化改造的工廠可以自信地部署最新的微處理器 控制、配備傳感器的工具，這些工具對電力質量的敏感度甚至超過了前幾代。當 一個工廠能夠信任來自其配電網絡的高質量、高可用性的電力時，它也能更快地 適應不斷變化的需求。
如不間斷電源（UPS）、電能計量和數位解決方案，以防止系統停運
有許多方法可以減少停機風險。其中影響最大的是使用不間斷電源（UPS） 來減少電力問題的影響。不間斷電源確保過程自動化和控制系統的連續運行，並 幫助確保關鍵基礎設施的電力可用性。峰值、突波、跌落和諧波等傳入電壓干擾 也被 UPS 調節。這種為敏感工具和過程提供的高質量電力有助於它們最有效地 運行，防止在瞬時電力故障或臨時停電期間出現設備故障或失靈，並保護昂貴的 設備免受過早磨損。
它是如何運行的？當主電源出現波動或切斷時，UPS 會感知。它的內部電路 足夠快地承擔電源負荷，使下遊設備不受影響。然後，UPS 利用其電池中儲存的 電力充當橋梁，直到主電源恢復或是燃氣或柴油發電機啟動以暫時支持負載。
工廠還可以利用電力監控解決方案和電能計量來提高電力和控制系統的運 行效率、連續性、可靠性和安全性。電力監控軟體提供了對電力系統健康和能源 效率的洞察力，因此工廠可以做出明智的決定，提高性能。工廠的計量結構允許 在工廠的不同部分進行優化讀數。例如，電能計量和監測解決方案可以根據目標 追蹤與半導體製造設備相關的能源當量值（千瓦時）的消耗，並根據 SEMI（國 際半導體設備和材料協會）S23 驗證能源效率的提高。
例如，一家半導體工廠使用技術解決方案來防止停工和識別系統異常情況
一家每年生產約 50 萬片晶圓的大型半導體芯片製造商和鑄造廠使用這些類 型的解決方案來應對一些最大的電源可用性挑戰。
該製造商需要最大限度地提高電力系統的可用性和可靠性，確保 1,500 多個 OEM 加工工具全天候運行，並減輕電網的偏移。它成功地用 UPS 保證了電力，並結合了提供即時資訊的電力監控軟體和儀表。這些使工廠能夠更好地管理其能源成本、質量和整個設施的可靠性。
其結果是一個更安全、更可靠和更有效的電力系統。工廠現在可以獲得詳細的分析報告，用於改善工廠的電能質量。他們通過短信通知系統的異常情況。它還符合電能質量的標準，如EN50160。
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作者：Christel Galbrun-Noel | November 15, 2021 |原文連結
