智祺谈洁净室工程行业发展
来源:亿丰互联

新闻摘要:


洁净室工程主要包括洁净室设计、施工和运行管理前后相关的三个环节。质量源于设计,设计是核心。而洁净工程的施工又区别于一般的建筑工程,包括围护结构;空调净化系统;供电、自控、弱�

洁净室工程主要包括洁净室设计、施工和运行管理前后相关的三个环节。质量源于设计,设计是核心。而洁净工程的施工又区别于一般的建筑工程,包括围护结构;空调净化系统;供电、自控、弱电系统;纯水、特气、物料供应系统;废气、废水处理系统及相关设施。运行管理包括:实时检测,人员培训,设备维护,以保证受控的生产科研环境持续符合要求。三个环节涵盖了空态、静态、动态三个占有状态;环境受控又融合了风险评估、生产认证的概念和程序;加之洁净技术跨行业、跨专业、跨学科的特点:使之洁净室工程的难度和复杂性增加。因此对于洁净室工程行业来说,优化设计、现场施工环境的协调与管控、工程相关技术细节的经验积累,对客户需求的理解和实现,以及对设计变更的准备和响应程度等都是衡量洁净室施工团队能力的重要指标。


  一、我国洁净室工程行业发展现状


1、 行业市场规模

从目前我国洁净室行业市场发展来看,电子信息、航空航天、精密仪器、医药卫生等行业的持续增长,极大地推动了洁净室的市场需求,进而带动洁净室工程行业的大发展。根据中国电子学会综合测算,2007年中国洁净室工程行业整体市场规模为 217.14 亿元,尽管其间受 2008 年全球金融危机的影响,部分行业需求下降,波及到洁净室工程行业,但 2009 年下半年起,受国家发布电子信息产业调整和振兴规划、电子信息产品市场需求释放等因素的影响,行业对洁净室的需求迅速恢复,使洁净室工程行业市场回暖。截止到2011年整个洁净室工程行业市场规模达到387.77 亿元,五年间的年均复合增长率平均为 15.6%.


(1)、 行业技术水平和特点


[a]、 更高的技术适应性与灵活性


科学技术的发展很快,高科技的产品不断出现,尤其是电子工业的发展更是日新月异,像集成电路的发展两三年就更新一代。IC芯片的发展遵循“摩尔定律”(Intel 公司创始人之一 Gordon E.Moore 1965 年预言),芯片上可容纳的晶体管数目(即集成度)每18个月便可增加1倍。10年(2000年 -2010 年)间我国 IC的主流技术由 5 英寸、6英寸、0.5 μm 以上工艺水平提升到8 英寸 0.18 μm~0.25 μm,12英寸、110 nm~90 nm~65 nm。表征工艺水平的最小线宽(即特征尺寸 f e a tu r es i z e ),目前已进入纳米(n m )级,“中芯国际”32/28nm 已取得关键技术突破,将在“十二五”中期进入量产。TFT-LCD 的发展速度更快,一二年就上一个台阶:北京京东方TFT-LCD薄膜体管液晶显示器5代线(基板尺寸1100 mm×1300mm)刚投产,即开始建设合肥京东方 6 代线(基板尺寸 1500 mm × 1850 mm);不到2年又开始北京京东方8.5 代线(基板尺寸 2200 mm × 2500mm)的建设。目前中电熊猫正规划 TFT-LCD 10代线(基板尺寸 2889 mm × 3130 mm)的建设。这就要求为其服务的高级别的洁净室必须能适应其发展速度,有极好的灵活性和适应性,以满足微电子、光电子等生产工艺不断发展进步的要求。建造一个洁净厂房投入成本高,使用时间长,不是一二年就会拆掉重建。因此,在洁净室设计与建造时必须考虑到生产工艺流程的不断发展和变化,使洁净室具备更好的适应性和灵活性。对于洁净室工程行业来说,在施工过程中,或者是在洁净室使用过程中,都会因为生产工艺流程的改变引起的气流组织、设备容量等方面的变化而导致设计的改变,而这种变更需要在前期设计时预留好变更的空间,否则将会为后期的改变埋下隐患。


[b]、 相关工艺复杂,技术风险大


洁净室通常用于对环境要求较高、工业流程复杂的高科技行业,以及对人民群众的生命健康造成威胁的医疗卫生和食品行业。在洁净室受控空间中,偶尔有一个大分子的出现,或者是一个细菌的产生都会对成品率和人民的生命健康造成巨大的影响。如一个细菌如果得不到及时的处理,则可能在几个小时之内就会形成一个大的菌落;而大粒子的出现则有可能造成一批次产品的报废,严重的情况下甚至导致洁净室的报废。而在气流组织中,如果人员或半成品的流动造成了对洁净室气流的特殊扰动,就会打破洁净室内部气流平衡,引发各洁净区域之间气流的串扰,造成难以估量的损失。


[c]、 设计和施工复杂,建造费用高


高级别洁净室的建造费用很高,一般来说,优于 100 级(FS 209)单向流的洁净室,其室内装修(墙、顶、地、门、窗等)和空调净化系统(包括制冷空调设备和管道配件、净化设备和配件等)的初投资大约为人民币 10000 元 /m2。如果加上纯水制备设备和系统管道,纯气发生和系统管道,废水治理设备和管道,消防系统,供配电和自控系统,真空清扫系统,等等,其单位面积的建造投资费用高达25000~30000 元 /m2。如此高的建造费用,也未必保证洁净室的百分百合格,在庞大的洁净室系统和洁净环境的设计和施工过程中,潜在的问题多,未能受控的污染源,譬如少量的微粒、轻微的气流扰动、微小的震动都会导致整个洁净室的环境失控。洁净室需经过空态、静态和动态的验收,任何一个环节都可能存在风险,同时,在工厂正式运作后,洁净室出现问题的可能也很大。因此,洁净室工程行业企业面临巨大的技术风险,以及后续洁净室运行、维护和调试、检测的压力。


(2)、 市场竞争状况


[a]、 金字塔式的市场竞争格局


目前,我国洁净室工程行业已经形成了金字塔结构的市场竞争格局。在电子洁净室工程等高端市场以国际领先企业和少数几个国内技术领先企业为主。一些在大陆投资设厂的国外企业会将其洁净室建设交由与其有多年合作关系的国外公司承担,如欧美和日韩的一些半导体企业出于多年合作的关系,其在大陆投资的洁净室项目常常由本国的一些有多年合作关系的企业建设实施。但是随着我国相关洁净室企业技术能力的提升,很多国外企业出于成本的考虑,已经逐渐将其洁净室交由我国的一些大型工程公司实施。高端市场的竞争主要集中在设计创新、技术水平、工程整合、运营维护等方面服务能力的竞争,主要是以洁净室工程的价值提供作为衡量施工方选择的关键指标,促使洁净室工程行业企业向以价值为竞争导向的技术积累和经营方式转变。在低端市场,洁净室要求不高,大量工程企业参与竞争,导致市场竞争以价格战为主,利润率低。一般来说,对洁净室要求较高的是芯片生产、平板显示器件制造、太阳能电池板和LED照明产品制造等电产品的生产和制造;其次是医药卫生行业对洁净室菌落控制的要求也对洁净室提出了较高的要求;再次是食品、化妆品、石化等领域对洁净室的要求;另外,航空航天、精密机械加工对洁净室也有相对特殊的要求。


[b]、 国内企业竞争态势


随着整个洁净室工程行业竞争的日益加剧,大多数企业在整体竞争的基础上不断细分市场定位,在不同行业中争取占据领先地位。目前,企业在竞争中逐渐形成了自己的核心竞争力(技术创新、技术特长、综合实力),力求在整体竞争中占据有利地位。


(3)、 我国洁净室工程行业发展趋势和前景


[a]、 市场前景:市场需求前景广阔


近年来随着我国电子信息、医药卫生、航空航天、精密仪器、化工、食品等行业的持续增长,我国洁净室工程行业正迎来一个新的发展期,市场需求规模不断扩大。特别是新版GMP-2010的发布和医疗改革的实施,极大地推动医药制造和食品行业的洁净室需求及医疗受控环境的需求,从而带动整个洁净室工程行业市场规模的扩大,行业的景气将会因市场对洁净室需求的旺盛得到较长时间的维持。根据中国电子学会的预测,到 2016 年,我国防静电超净技术产品的市场规模将由2011 年的387.77 亿元增至 945.72 亿元,年均复合增长率在19.52% 左右。行业市场规模的持续扩大为行业领先企业提供了巨大的发展机遇。


[b]、 市场竞争:由价格竞争转向价值竞争


随着电子产品的集成化、精密化、薄(微)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标准也更加严格。微量(小)的脏污或微弱的静电都有可能造成元器件产品良品率的大幅降低,直接影响公司的效益。目前硬盘磁头的静电压阈值已经下降到3V以内,部分IC的封装环境要求达到Class10(FS 209)甚至 Class 1(FS 209)的水平。电子信息行业的技术发展和高性能要求促使洁净室工程行业企业由价格竞争转向技术竞争,只有具备技术研发、自主创新能力的企业才能满足客户需求而持续发展,才能设计和建造符合要求的高端的洁净室,相关技术和服务能力的提升将成为未来市场竞争的焦点。


[c]、 市场需求:向节能方向发展


洁净厂房是我国的耗能大户之一。据不完全统计,洁净室的能耗是一般写字楼的10~30倍。我国的8英寸芯片厂,洁净室单位面积能耗比美国同类型工厂高 15%(美国耗能 1.28 kW/m2~ 1. 6 3kW/m2,而中国耗能 1.48 kW/m2~1.93 kW/m2)。以上海某知名芯片厂为例,其全年耗电量的51%是用于洁净室运行及相关的维护,如果将这51% 的能耗合理降低,对企业来说就意味着利润的增长。因此,洁净室下游相关行业企业越来越重视洁净室的节能问题。这就要求洁净室工程行业企业,从客户需求出发,从设计理念、建造施工、设备配备及运行等各个方面进行节能设计,只有采取全方位的节能技术,整个洁净室行业才能持续、良性发展。


3.4 技术走势:向空气分子控制等高端洁净室工程


二、技术发展


空气分子污染AMC作为IC工厂所关心的问题于 20 年前最先由日本人提出,近年来,世界 IC卡技术发展迅速, IC 芯片日益微型化,目前已经有直径为0.4 mm的世界最小的非接触型无线射频识别芯片。AMC对当前的IC生产其潜在的污染比粒子污染要广泛多,粒子污染控制只需要确定粒径及个数,但对 AMC 控制而言,除了受芯片线宽的缩小而变化外,并受工艺、工艺设备、工艺材料及传送系统等的影响;更有甚者用于某一工序的各种工艺材料(化学品、特种气体等)在很多情况下其微量的分子残余对下一工序往往可能就是污染物。因此,IC生产过程中的某些加工工序及工序间的材料传送和存放环境中,AMC 已成为严重影响成品率的重要问题,AMC 分子控制技术成为洁净室设计与施工建设的主流趋势。目前,国内的洁净室工程行业企业中已经开始从事此方向的研究。


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