某大功率半导体集成电路芯片生产厂房的设计是在没有具体工艺配合的情况下完成的 , 通过这一设计实践证明，只要掌握了生产工艺的原理及技术特点，在工业建筑设计中建筑学专业仍然可以做龙头专业。

1 项目背景与设计要求

某大功率半导体集成电路芯片生产厂房，是某工业集团开发的一个筑巢引凤项目。该项目任务书仅规定了建筑的规模 , 生产产品的类型 , 设计及建设过程中没有具体的工艺配合 , 一定意义上是一个电子类通用厂房的设计。

半导体集成电路芯片生产厂房在工业建筑中属洁净建筑 , 相对其它工业建筑它的设计难度是比较大的。在没有具体工艺配合的情况下 , 对建筑设计者更是一个挑战。这就要求建筑师必须深入研究电子类产品生产工艺的特点和各项技术要求 ,了解目前国内外同类生产厂房的通行做法与发展趋势 , 从中找出原理性的技术特点 , 用于指导我们的建筑设计及其它相关专业的设计。

2 电子类洁净厂房的技术特征

(1) 电子类生产厂房因其生产产品对空间环境特殊的洁净度要求 , 建筑平剖面空间以及技术措施首先应保证生产空间的洁净度 ,对进入生产空间的人流物流以及设备等, 均应做净化和无尘处理。

(2) 集成电路芯片生产过程中工艺流程一般不是单向的 , 通常会出现多次交叉反复。像芯片生产过程中的光刻、腐蚀、扩散、蒸发、表面纯化等 , 工艺流程上的往复交叉频繁。在设计上则要求空间的洁净度对各工序均满足生产要求。因此国外的先进生产厂房整个洁净生产区洁净等级均按 100 级设计,个别 10 级区域用设备手段解决。

(3) 电子产品的更新换代快 , 其生产工艺和设备也在不断更新 ,要求建筑空间有一定的灵活性和可变性 , 以适应工艺和产品不断的更新换代要求。

(4) 集成电路芯片生产虽是流水作业但因其运输量小不需十分严格的工序衔接 , 在建筑空间布局上可相对自由。

3 建筑的对策

根据上面集成电路芯片生产厂房的技术特征 , 因其生产工艺有其灵活性的特点 , 在没有具体工艺配合的情况下建筑设计是可以先行的。

建筑设计中考虑场地和建筑规模因素 , 将建筑确定为四层 , 其中 , 一、 二层为洁净生产空间及其附属空间 ; 三、 四层为包装、 研发和管理用房。 洁净生产区平面为 44m ×13.5m 的简单矩形, 四周设置 2.1m 的清洁走廊, 洁净生产区洁净等级全部确定为100 级 ,清洁走廊为万级, 这样的空间布局是为拓宽对不同生产工艺的适应性和发展变化的灵活性。

在剖面空间的设计上 , 采用净高为3m的装配式洁净室, 上设技术夹层 , 上送侧回式净化气流组织 , 建筑层高为 6m。洁净室的空气净化设计由专业公司承担。

100 级洁净生产厂房人、物流的净化是关系到洁净室能否达到洁净要求, 能否生产出高质量产品的关键 , 是建筑学专业在有无工艺配合的情况下都必须解决好的问题。

100 级洁净室人净要求为:入口——换鞋——更换外出服——洗浴——清洁走廊——二次洗浴——换洁净服——风淋室——洁净生产区。

100 级洁净室物净要求为:入口——原料库——粗洁净——传递窗——精洁净——传递窗——洁净生产区——传递窗——包装——成品库。

对于整个厂房 , 还有非洁净人、物流、消防疏散问题都必须统筹解决好。一个简单的办法就是洁净与非洁净部分分别设置出入口, 但在有限的建筑空间内设置 4 个出入口 , 显然很不经济, 也不利于管理及两区之间必要的联系。详细分析该厂房人、物流的流程及各部分的关系 , 建筑平面采用一字形布置 , 中间为生产区 ,两端各设置一个门厅 , 东侧门厅为人流出入口 , 西侧门厅主要为货流出入口 , 同时兼顾人员的紧急疏散口 , 每个门厅内设置一部套梯,通过套梯将洁净与非洁净人、物流分开。

为节省占地和节省设备管道 , 空气净化机房、超纯水处理站贴建在一层, 洁净空气、纯净水通过技术管道夹层送到洁净生产区。

为避免设备运行时震动产生灰尘 , 设备用房与主体厂房间结构设缝断开 , 这是洁净建筑设计所必须的。其它洁净建筑共性的技术问题和细节构造处理均遵照我国“ 洁净厂房设计规范” 设计。

4 结语

目前该厂房已投入使用 , 工艺对建筑没有任何改变。该项目的建筑设计给我们两点启示 : 其一, 每一项建筑设计都是一个深入学习和研究的过程 , 要了解建筑的特殊要求和建筑应解决的主要问题 , 这是建筑师必须要做的功课 ; 其二 , 工业建筑设计建筑师要配合工艺要求 , 但不能完全被动地依赖工艺 , 应在设计中发挥自身的技术与艺术智慧 , 要充分考虑人文和空间因素 , 让工业建筑更多地留下建筑设计的痕迹。