1、台积电六厂讲义能源管理台积电六厂讲义能源管理台積六廠節能措施簡介台積六廠節能措施簡介Fab-6Fab-14台積六廠節能措施簡介台積六廠節能措施簡介n 六廠介紹六廠介紹.13n 節節約能源措施約能源措施n建建廠設計階段廠設計階段.422n生產運轉階段生產運轉階段.2329n90年度節能計劃年度節能計劃.3031n 參觀路線圖參觀路線圖.32六廠介紹六廠介紹 wBuilding Total Floor Space:162,237 m2wTotal Clean Room Space:17,648 m2Technology Capability:0.25/0.18/0.15/0.13mmwMaximu
2、m Capacity:60,000/month(8”)CUP 14/15 CUP 6WarehouseCUP 17CUP 16CentralSupport300 mm300 mmCentralSupport300 mm300 mmCUP 18300 mmOfficeOfficeR&DDormitory300 mm1Fab-6 ProfileFab-6 is the first of the six fabs TSMC plans to establish in the Tainan Science Industrial Park(TSIP).Fab-6 broke ground in July
3、 1997 and started production in January 2000.Capacity50,000 pcs of 8-inch wafer and 4,500 pcs of 12-inch wafer per monthTechnologyAdvanced CMOS technology ranging from 0.25m down to 0.10m.Featuring state-of-the-art manufacturing capabilities of all-scanner lithography,shallow trench isolation,Titani
4、um/Cobalt Salicide,chemical mechanical polishing,low-k dielectrics,and copper interconnect.Product MixDigital logic products,mixed-signal logic products,standard and embedded memory products.Clean RoomMini-environment:Class 0.1Ballroom:Class 1002Key Milestones07/97 Fab-6 Ground-Breaking Ceremony The
5、 first fab in Tainan Science-based Industrial Park09/97 Pilling Start More than three thousands of RC piles were drilled into ground 25 meter deep to reach bedrock.02/98 Erection of Steel Structure 10/99 Process Tools Move In The most advanced 0.250.10 micron semiconductor technology12/99 Successful
6、 Pilot of 0.25 and 0.22 m Products01/00 Production Start06/00Achieved the First 10K Wafers Output07/00Release 0.18um to Full Production12/00Achieved 30K Wafers Output3節約能源措施節約能源措施n 建建廠設計階段廠設計階段 1.儲冰式空調系統2.冰水主機熱回收系統 3.5C 及 9C 之雙冰水溫度系統4.潔淨室採 mini-environment 節能設計 5.空調系統,排氣系統及製程用水系統,皆使用變頻空制器6.水資源回收7.辦公
7、室及停車場空調節能改善n 生產運轉階段生產運轉階段1.製程用冷卻水(pcw)減量2.潔淨室調整正壓及風速設定節能改善 3.製程排氣減量4.降低冷卻水塔散熱風扇的負載5.照明減量節能改善n 9090年度節能計劃年度節能計劃1.增加一台酸性洗滌塔，降低整座風管系統壓損 節省電能2.高階製程廢水AOR/AWR回收3.晶片乾燥槽廢水Maragoni Dryer 回收4.化學機械研磨廢水回收 CMP recovery4.措施:利用離峰電價優惠時段來儲冰;利用尖峰用電時段來溶冰,進而製造出 所需之冰水.配合國家之能源政策,有效移轉尖峰電力負載,進而降低契約容量.效益:可減少尖峰用電量 2,407,014
8、kwh/年 依台電夏月及非夏月之離峰與尖峰電價差計算,可省 3,606,955元/年1.儲冰式空調系統儲冰式空調系統建廠設計階段5儲冰桶(液態)儲冰桶(固態)儲冰桶(固態)儲冰桶(液態)25%乙烯乙二醇出水溫-3.9冰水進水10.625%乙烯乙二醇入水溫-0.2825%乙烯乙二醇出水溫 3.925%乙烯乙二醇出水溫 9.4儲儲冰時冰時溶冰溶冰時時冰水出水5 儲冰儲冰式空調系統式空調系統系統系統6儲冰桶72、冰水主機熱回收系統冰水主機熱回收系統.措施:熱回收冰水主機除提供製冷能力外,並可將部分廢熱由熱回收熱交 換器回收,產生溫水,減少鍋爐能源之耗費.效益:熱回收冰水主機,可節省29,941,68
9、0 KW-H/年 之電量.抑制二氧化碳排放量15869 Ton CO2/年 節省電費成本 47,906,688 元/年(1KW-H=1.6元計算之)8 1.9C熱回收冰水主機以下列控制方式提供37C溫水。2.當冷卻水側三通控制閥 C C 關閉，而 B B 全開時，水冷式冷凝器無法散熱，所有熱量必須由熱回收冷凝器負責排放（熱回收）。3.當三通控制閥 B B 關閉，而 C C 全開時，所有熱量由水冷式冷凝器負責排放。冷房負荷冷房負荷冰水主機冰水主機蒸發器蒸發器暖房暖房負荷負荷熱回收熱回收冷凝器冷凝器水冷式水冷式冷凝器冷凝器冷卻水塔冷卻水塔三通控制閥三通控制閥冰水泵浦冰水泵浦冷卻水泵浦冷卻水泵浦熱回
10、收溫水泵浦熱回收溫水泵浦輔助熱源輔助熱源ABC9 9 C C熱回收熱回收冰水主機冰水主機 冰水主機熱回收系統冰水主機熱回收系統9熱回收冰水機熱回收熱回收冷凝器冷凝器水冷式水冷式冷凝器冷凝器冰水主機冰水主機蒸發器蒸發器103、5 5C&9C&9C C之雙冰水溫度系統之雙冰水溫度系統.措施:目前大部份的半導體廠皆只有單冰水溫度(5C)系統來供應負載,本公司為響應政府推動節約能源措施,將冰水系統規劃為5C&9C之雙冰水溫度系統來供應負載,來達到節能的目的.(5C離心式冰水機效能 9C離心式冰水機效能).效益:5C&9C之雙冰水溫度系統,可省之電量2,896,056 KW-H/年.抑制二氧化碳排放量1
11、,535 Ton CO2/年 節省電費成本4,633,689元/年(1KW-H=1.6元計算之)11輔助熱源輔助熱源5oC冰水系統5oC 冰水系統循環路徑5oC 冰水區域泵浦ACT-690HPM MAUOffice MAU潔淨室MAU支援9oC 系統A.5oC 冰水系統冰水系統9oC冰水系統9oC 冰水區域泵浦潔淨室乾式冰盤管E-BeamUIP 設備製程真空集塵設備AHU;FCU9oC 冰水系統循環路徑B.9oC 冰水系統冰水系統冰水系統UPW 熱交換器PCW 熱交換器124、潔淨室採潔淨室採mini-environmentmini-environment節能設計節能設計.措施:採用 mini
12、-environment 的設計，僅提供局部高潔淨度的環境，到達 Class 1等級，即可滿足製程需求，可大幅降低潔淨室之投資及運轉成本 .效益:潔淨室採mini-environment,可省之電量17,582,633 KW-H/年.抑制二氧化碳排放量11,482 Ton CO2/年 節省電費成本28,132,214元/年(1KW-H=1.6元計算之)13EClean Sub-fabUtility Sub-fabClass 100FFUVAC PumpVAC PumpEQFanMake-up Air UnitSMIF EQBetter Class 1EMini-environmentEQMin
13、i-environmentmini-environment Cross Sectionmini-environment Cross Section14mini-environmentmini-environment155、空調系統，排氣系統與製程用水系統，使用變頻控制空調系統，排氣系統與製程用水系統，使用變頻控制.措施:加裝變頻器以控制輸出功率，依使用端負載之需求，自動調整風量或水量之供應，以減少能源之消耗 16變頻控制控制盤變頻控制控制盤176、全廠節水設計全廠節水設計.措施:1)超純水系統本身節水設計：過濾塔 Multimedia filters(MMF)反洗最後一次清洗水回收至原水池。第
14、一段離子交換樹脂再生最後一次清洗水回收。逆滲透(R/O)多段式效率達95%,濃縮水供給再利用系統使用,零排放。混床(MGR)再生最後一次清洗水回收。超過濾 Ultra filtration(UF)濃縮水回收系統,UF 系統效率達99%。1%濃縮水回收至前處理廠 tank,零排放。過濾塔 MMF 及 AC filters 反洗廢水並入CMP 處理,處理後水將評估回 收至冷卻水塔(cooling tower)之可行性。2)低TOC回收系統(DI reclaim system)：將製程設備用水之較乾淨部份經過處理，直接回收回超純水系統使用。基本包括RCA製程第二次以上清洗廢水；HF 1%及 APM
15、QDR 槽之第 一次以上清洗廢水。18 3)高TOC回收系統(Advance waste water reclaim system)：將RCA製程第一次以上清洗廢水，較高TOC之製程廢水中符合處理 效益之製程廢水處理回收。4)再利用系統(Reuse water system)：MMF 及AC filters 反洗廢水處理後澄清水評估回收至本系統。CMP，BG 廢水，處理後澄清水將評估回收至至本系統。R/O系統濃縮水供給再利用系統使用。空調冷凝水回收至本系統。高TOC回收系統部分處理水再利用系統。估計約可利用 8%製程廢水。19.效益:每年可節省 5,530,845 m3 自來水使用量及減少廢水
16、排放量，可節省 運轉成本 113,382,320 元另外 n Scrubber 由本系統供應用水，並調整酸鹼以減低blow down 次數,節約用水。n Cooling tower 加裝過濾槽(未來)，循環過濾cooling tower用水,提高濃縮率。n 高TOC回收系統部分處理水入超純水系統，部分處理水入再利 用系統降低系統導電度，提高冷卻水塔濃縮率。可提高至六倍以 上。207、辦公室及停車場空調節能設計辦公室及停車場空調節能設計.措施:.空調系統出風口採用變風量控制VAV(Variable Air Volume)system .空調箱風車馬達加裝變頻器(VFD)，對風車運轉速度做變頻控制
17、。.空調設備之運轉由DCS(Distribution Control System)設定時間控制點以提 高使用效率 .效益:辦公室及停車場空調節能設計,可省之電量1,721,437 KW-H/年.抑制二氧化碳排放量1,118 Ton CO2/年 節省電費成本2,754,299元/年(1KW-H=1.6元計算之)21辦公室及停車場空調節能設計辦公室及停車場空調節能設計22.措施:降低超出需求表使用之機台流量 調整PCW回水溫度至標準值 加藥改善PCW系統管路腐蝕及熱交換問題.效益:可減少尖峰用電量 326,748 kwh/年 抑制二氧化碳排放量 212 Ton CO2/年 節省電費成本1,018
18、,797元/年(1KW-H=1.6元計算之)1.製程用冷卻水製程用冷卻水(pcw)(pcw)減減量量生產運轉階生產運轉階段段23.措施:由 FFU 控制電腦主機逐步調降馬達轉速(original:1200 rpm)觀察六廠潔淨室壓力值的變化(original:65 Pa)持續調降轉速至潔淨室壓力為 45 Pa記錄 FFU 最後的轉速,並觀察潔淨壓力變化 將 Mezzanine level之壓力設為1pa(original:5pa)觀察潔淨室壓力值的變化(original:65 Pa)記錄 MAU 最後的轉速,並觀察潔淨壓力變化調整.效益:可減少尖峰用電量 7,435,430 kwh/年 抑制二
19、氧化碳排放量4,833 Ton CO2/年 節省電費成本11,896,688元/年(1KW-H=1.6元計算之)2 潔淨室調整正壓及風速設定節能改善潔淨室調整正壓及風速設定節能改善24.措施:降低製程排氣靜壓設計，針對製程機台排氣靜壓設定進行討論因系統管路末端之靜壓設定愈高，風車輸出動力愈大，愈浪費能源，故可將原始之各系統靜壓設定值調降以減少能源浪費 在一般排氣方面，許多機台之散熱溫度並不高(約30C)，且未接觸到製程chamber與相關管路，排氣特性是相當安全。這類之 exhaust可以考慮不排出潔淨室外，而直接排到 clean subfab中，如此可以減少一般排氣之排氣量。雖然如此需損失一
20、些dry coil的冷凍噸去將氣體溫度降低，但比較起補充外氣之耗能還是節省得多.效益:可減少用電量 2,463,068 kwh/年 抑制二氧化碳排放量1,305 Ton CO2/年 節省電費成本3,940,909元/年(1KW-H=1.6元計算之)3 製程排氣減量製程排氣減量25.措施:將低溫(18)之空調箱冷凝水直接排放至冷卻水塔取代部份29之RCW補給水 以降低水池內之水溫。有效幫助冷卻水供水溫度降至設定溫度(外氣溼球溫度加3),減少風扇負載。.效益:可減少尖峰用電量 339,247 kwh/年 抑制二氧化碳排放量220 Ton CO2/年 節省電費成本542,796元/年(1KW-H=1
21、.6元計算之)4 降低冷卻水塔散熱風扇負載降低冷卻水塔散熱風扇負載26冷卻水塔冷卻水塔275 照明節能改善照明節能改善.措施:廠區機房大部分區域燈具為高壓鈉燈，此類燈點亮時需要比較長的時間，無法做 到隨手開關的目的，在不影響作業安全情形(照度320340lux)下只開啟50%。FAB及Support變電站的區域燈具為日光燈平時保持關閉一天可省下不少電力。Office公共區域平時(走道、樓梯間、茶水間、廁所)維持50%的照明，OA區在夜 間11:00翌日清晨7:00實施水電管制，保全人員會將日光燈關掉。.效益:可減少尖峰用電量 1,339,586 kwh/年 抑制二氧化碳排放量709 Ton C
22、O2/年 節省電費成本2,143,338元/年(1KW-H=1.6元計算之)285 照明節能改善照明節能改善經常開啟 紅色經常關閉 綠色不用時關閉 橙色現場節能標示299090年度節能計劃年度節能計劃30結論結論首先台積電要感謝經濟部能源會,工研院能資所及各位評審委員的指導而使台積電六廠能在眾多的競爭者中脫穎而出得到這個來之不易的節約能源傑出獎項.節約能源是台積電公司一貫的基本政策,本廠從建廠規劃開始一直以此政策為最高指導原則來設計及建造,用最先進及高效率的設備以及最佳的控制方式來達到節能的目的.實際運轉到目前二年的時間內更利用持續改善及提案改善制度等活動,執行許多節約能源方案來節省寶貴的能源,光是在89年度我們省下了貳仟萬元,約佔總耗電量比例的6.7%.我們已將本廠實施節約能源的成果與經驗,推廣至台積各廠,擴大整體效益。也希望能將此經驗分享給其他業界,共同推行節約能源活動。台積六廠未來將持續地配合國家政策,以及更進一步的發展新的方法減少能源消耗,降低生產成本。期望能成為業界節約能源之楷模。31
