半導體產業園可行性研究報告編制若干問題探討

郭東紅

信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司廈門分院，福建廈門，361000

0 引言

半導體產業園項目可行性研究報告編制是項目前期工作中一項非常重要的、基礎性的工作。可行性研究報告不僅在建設單位投融資決策的過程中發揮了重要作用，還為編制環境影響評價報告、安評報告等提供支持性文件，同時可行性研究也是廠房方案設計以及施工圖設計的依據，因此這也對前期的可行性研究報告的技術方案提出了更高的要求。

半導體作為國家的戰略發展的重點行業，是當前支撐經濟社會快速高質發展以及保障國家安全的戰略性新興先導產業類別，半導體廠商也一直是地方政府重點扶持企業，因此規劃好半導體產業園有利于營造好的環境，助力企業的落戶，減少企業的成本，更好地促進區域的半導體產業發展。潔凈度要求高、大面積、大體量和能耗大、運行費用高是以集成電路芯片制造生產為代表的半導體微細加工類生產的突出特點，因此項目設計需要從技術及經濟層面深入思考，確定項目主要技術原則和方案，解決如何開發、何時開發的問題；設計思想應符合國家和地區相關產業政策，達到推進技術進步、實現資源有效利用、節能減排的目的[1]。

1 關鍵問題的提出

1.1 產業園的選址問題

擬建工程選址符合上位規劃對工業項目用地的要求，注重周邊區域交通運輸便利性及合理性，并且可考慮共享和利用區域內的公用工程設施及水電等能源供應。項目的原料資源及目標市場是決定項目規模大小以及項目的可行性的決定性因素。廠址選擇應充分考慮安全間距、運輸暢通及產品市場發展的需要等要素條件, 特別注意集成電路的晶圓車間一般對防微震有較高的要求，往往要避開高架等對廠房有影響的市政道路等。

1.2 產業園的定位及入園企業的選擇問題

半導體產業細分市場繁多，大的方面包括從原材料生產、晶圓制造、封裝、下游應用等，細分的又有分立器件、傳感器、集成電路等等。如何確定園區和入園企業定位，關系到后面招商引資、項目落地，并最終影響整個產業鏈的健康發展。

1.3 產業園總體布局配置問題

由于在半導體園區初期，入園企業未確定，應綜合考慮廠區內功能布局，結合生產生活需求進行配置并預留出相應的配套設施的空間，同時對于需特殊考慮的市政安全要素進行專題分析，例如廢水站、化學品庫。

1.4 產業園單體廠房設計問題

半導體廠房因其制程工序較多，潔凈度要求較高，有較多的管線，因此對廠房的形式和層高有較高的要求，包括每層的面積、層高、柱網、荷載等，均需進行統一的考慮以保證后續滿足不同的半導體企業入駐的需求。

1.5 產業園動力站配置問題

半導體項目所需的支持系統種類繁多，公用工程一般指為主體工藝提供電、冷熱源、純水系統、特氣系統、大宗氣體系統、排風系統、循環冷卻水系統、排水系統、消防系統等的動力工程。

2 關鍵問題解決方案探討

2.1 產業園的選址

半導體產業所需使用的化學品主要包括其主材例如硅片、化合物半導體、掩膜版、拋光材料等，高純化學品例如光刻膠蝕刻液等，不過由于先進制程半導體的項目所需的原材料一般不是進口就是少量的國產替代，而且經過調研表明，其物料的供應范圍往往是比較大的，區別于一些農作物加工或者其他需要靠近原輔材料產地的行業（圖1）。以項目為例，例如高純化學品的廠商主要分布于江浙，而大硅片生產的例如中環分布于天津、內蒙古等地，因此半導體產業選址受制于原物料的程度較小。同時其產品運輸也相對于其他行業對運輸距離沒有太高的要求。

圖1 半導體芯片制造各工序所需材料

半導體園區選址受制于其電力水源的安全性，一般需要有兩路進電和兩路進水，半導體項目停電將引起巨大的損失，因此特別強調其電量大、要求用電可靠性高的特征，其用電負荷的性質主要為一、二級。如果選址所在位置只有一路供電，那落地企業就需自行增加柴油發電機或者UPS，增加企業的建設成本，同時對企業連續生產帶來了不確定性[2]。

另外，由于部分企業的防微震要求，盡量遠離高架震動比較高的地段，盡量應對產生振動的高速路、磁懸浮、機場要素進行回避，或與其保持一定距離。其制程使用的危險化學品，往往對周圍居民會有一定影響，因此需要保持與周圍居民區的衛生防護距離，例如某LED項目經常會使用到氨氣，根據項目的存量其半致死半徑達300m。

2.2 產業園的定位及入園企業的選擇

國內不少芯片科技企業取得兩位數增長，部分成熟的龍頭企業的產值和利潤更是翻番式增長。如今資本市場為半導體行業的發展提供了強有力的支撐，但這個過程中同時也出現了一些值得警惕的現象：除了量的增長，半導體行業也發生了質的轉變，突出表現在以下三點。第一，以集成電路裝備為例，目前國內超80%的市場份額依賴進口，尤其是光刻機對芯片制造“卡脖子”效應明顯。第二，細分行業龍頭上市，集成電路加速“補鏈”。第三，從芯片設計、制造、封裝測試再到裝備材料，集成電路產業鏈在這些環環相扣的環節中還有不足，仍有一定程度的發展進步空間。因此，半導體產業園的發展方向應瞄準我國半導體產業鏈的空白環節。部分企業盡管生產產值不大、規模有限，但只要是細分行業龍頭，都是園區積極引進的目標[3]，半導體產業鏈如圖2所示。

圖2 半導體產業鏈圖

許多地區會對半導體產業進行專項規劃，會對引入的上下游企業的數量規模根據實際發展情況作出要求，這是項目定位的基本依據。當地已經有以集成電路芯片制造為龍頭的企業，因此定位為當地集成電路進行補鏈的項目，主要引入以孵化為主的中小型集成電路企業，以對該地龍頭企業進行補鏈，同時對該市的產業鏈進行梳理，梳理出該市中缺失的配套上下游行業門類。在此基礎上對這些門類進行進一步篩分，例如封裝材料包括有：丹邦科技、上海新陽、康強電子；半導體檢測：精測電子、蘇試試驗；潔凈室：亞翔集成、新綸科技；覆銅板：生益科技、華正新材；電容：宏達電子、法拉電子、江海股份、艾華集團等等。

2.3 產業園總體布局規劃

半導體產業園規劃應建設促進半導體企業高效生產且適合人才居住生活的完善且合理的功能系統。一般可將產業園中的功能需求定位為產業功能和配套功能兩大基礎板塊，通過這兩大板塊的合理建構，從位置到比例分配，形成產業園功能構成的基礎。產業功能又可以通過主導產業和輔助產業的區分，形成不同級別的功能配置；配套功能則要區分好生產性配套和生活性配套，為工作人員的生產生活需求提供高效適宜的服務。

半導體產業園在生產性配套服務設施的完善度可以很大程度提升對企業的吸引力， 企業的快速成長、激發技術創新活力的空間創建要基于高標準、高品質、高效使用的生產性配套服務設施。園區總平面布置應考慮合理安排人流、物流路線，減少流線交叉，合理布局，以筆者項目為例，半導體產業園會可分為三大區域：生產區、研發區域、生活區[4]。

生產區主要由廠房組成，位于地塊中部一字排開布置。每個廠房占地約2000～4000m2，廠房大小搭配滿足企業的靈活租賃，在符合使用功能、操作要求和生產流程的情況下，可通過連廊聯合，以多層集中的方式布置。一般集成電路項目整體規模都較大，出于對產品爬坡的考慮，一般大型集成電路廠要分期建設, 要對市場開發、項目目標、金融方式等進行論證，從而確定項目分期開發面積，合理規劃總平面圖，確定生產與生活的分期開發比例。產業園要考慮到孵化及企業的成長，在一些創立初期的有潛力的企業，廠房的面積配套也應有各種靈活的配套方式，可以根據實際需求給予特殊的政策照顧，以提升對企業的吸引力，推動產業的創新發展，形成更合理的規劃設計和分期開發模式。

集成電路產業是人才密集型產業，應該積極實現產城融合，滿足人才的居住需求和豐富的生活服務設施的配備，以免形成鐘擺式交通流對城市交通產生較大負擔以及出現夜間空心化現象。同時也避免園區環境只有單調的廠房環境而沒有豐富的生活環境氣息，顯得單調乏味，沒有活力。因此，除了園區周邊最好有城市的生活服務配套之外，園區自身建議配置一定比例的生活服務功能。居住配套和其他功能服務配套應便于研發辦公人員的使用，要靠近主要人流出入口，與周邊城鎮和居住區聯系便利，且應位于園區全年最小頻率風向的下風側。半導體產業園生產性配套功能對于專業產業技術平臺的建立需求越來越高，創建平臺可以起到降低企業的初創成本和經營風險的積極及高效的作用。平臺為集成電路初創企業提供市場開發、金融投資、土地整備等方面提供技術支撐，也提供綜合設計咨詢、產業鏈環節規劃、設備共享、人才引入等專業性內容。同時在平臺上，各企業還能發起學習交流和教育培訓的相關課程和活動。考慮地塊沿街面的視覺效果，且與周邊的商業服務相呼應，將研發區域置在地塊視覺效果好的位置體現園區的高科技性[5]。

園區交通需考慮人車分流設置多個出入口，并充分考慮遠期的建設要求，高效合理地組織貨流和人流之間的關系，運輸線路的規劃應符合路徑短捷、物流通暢、不產生折返的設計原則。園區內積極實施人、貨分流，以避免運輸繁忙的貨流對人員進出的干擾，進而形成一個高效且以人為本的園區環境。同時要避免進出園區的主要貨物流線與園區周邊的城市道路干線產生流線交叉而影響城市交通。

園區內主干道寬應呈環形，主要圍繞主廠房及倉庫，為園區的主要通道，寬度7米及以上，生活區道路寬度為7m，道路面層均采用混凝土路面。另外為滿足運輸和消防要求，在主要建筑周邊均需設置4m寬的環形通道。園區的小汽車停車位分布在生活區及研發中心地下室，應為集中停車，方便管理。

2.4 產業園單體廠房設計

集成電路生產中設計涉及到原輔料、成品等性質，項目廠房主體需采用丙類生產類別、二級耐火等級規劃。因此為了提高土地的使用效率，又方便廠房的生產工藝平面的布置，園區規劃廠房的建筑設計中以矩形平面為主。并且多層丙類二級電子工業廠房需要進行自噴設計，因此每個防火分區的建筑面積應控制在8000m2以內，控制單層面積在8000m2以內。同時要結合園區的孵化定位，以筆者之前做的項目為例，由于是以補鏈為主，因此入駐企業規模主要是中小半導體工業制造企業，為了加強集聚效應的優勢，可以共同租用電子工業標準廠房，將有利于推動公用設施設備的共享，降低生產成本，提高空間的使用效率。

由于對生產環境潔凈度要求較高，需設置FFU系統，有復雜的管道布置。充分的層高為動力管道布置預留空間，提供改造空間。底層設計層高相對較高，可以適應二次安裝設備和物流運輸需求，有助于有特殊生產要求的廠家的選擇和入駐。由于產業園的企業的不確定性，為了不造成浪費，因此只對一層進行抬高，層高7米多，其余層滿足大部分半導體企業的生產要求，大致5～6米不等。另外需包括建筑的防火分區、疏散、節能，給排水的消防水池水泵房、室外消火栓管網、噴淋管網，并盡可能預留暖通、電氣的管井及屋面的冷卻塔、廢氣塔位置，保證后期集成電路潔凈廠房實施無須大的變動，充分保留進駐企業的改造空間，降低潔凈裝修成本。

半導體工業廠房的柱網布置往往要滿足生產和使用，并考慮遠期生產工藝升級或產品變更后的工藝要求變動，同時要滿足經濟合理。半導體行業往往生產制程需要滿足潔凈要求，因此廠房柱網設計的同時還需要確定變形縫的位置和做法。一般工業廠房使用的柱距模數為3m，因此一般工業廠房設計的柱跨為6m、9m、12m。半導體產業園由于要滿足不同企業的使用需求，太小的柱跨不利于遠期的發展，且限制了工藝布局，同時要保證其經濟合理性，因此宜采用經濟柱跨8m×9m。

半導體廠房的建筑層數常見為3～4層，樓面使用荷載10.0～15.0kN/m2。成品暫存庫活荷載標準值10.0～15.0kN/m2，動力區活荷載標準值20.0kN/m2，上人屋面為2.0kN/m2，屋面冷卻塔等設備區域活荷載標準值10.0～20.0kN/m2。同時在廠房的邊跨預留有動力區的荷載，其余區域按統一的生產區預留即可。

2.5 產業園動力站配置

一般園區建設實行統一規劃、統一供水、統一供電、統一供氣、統一治污，進一步提高資源的利用效率，集約生產、降低生產成本，積極增強產品的競爭力。而半導體廠由于其生產的特殊性，且廠務系統繁多包括純水、特氣、大宗氣體、供電、送回風、冰水、蒸汽、尾氣處理等等，另外還要保證其系統運行的穩定，且需要企業對其運行數據的保密等考慮，一般都會自行配置其動力。

半導體產業園的廢水一般成分較為復雜，廢水種類較多，例如含氮、含氨、有機廢水、含磷廢水等，企業的預處理往往達不到市政的廢水納管標準，因此當地污水處理廠建設規劃、污水接收能力及指標、建設進度是污水系統設計前期的重要研究內容。污水處理規模的大小要根據當地的具體情況確定，進而確定排污指標是一級還是二級或者三級，設立污水處理設施。采用統一的納管標準，設置園區的集中廢水處理站滿足環保法規的要求，保證項目的順利開展，例如筆者所參與項目即進行整體的廢水處理站的設置，以滿足后期企業廢水的增加。

由于半導體使用的化學品種類繁多，大的分類即有酸、堿、有機、氧化性、毒性等等，如果將其儲存于廠房的中間倉中，需要分割的儲存房間較多且需要配置相應的消防及安全措施，且難以滿足建規貯存一晝夜的要求；同時半導體企業大部分使用的為易燃易爆的化學品，其倉庫為甲乙類建筑，如果在廠區內每家企業單獨設置，需滿足防火間距和防爆的需求，造成廠區的土地利用率較低。因此產業園區集中設置，并租賃給企業使用，統一管理，會大大降低企業成本并保證其儲存的安全性。

3 結語

半導體產業園項目的建設涉及層面十分廣泛，各環節的具體研究內容需要項目決策人員及技術服務人員深入探討，研究中的真實性、科學性、適宜性是項目建設成敗的關鍵。可行性研究報告是建設的重要基礎文件，本文對半導體產業園可研報告的主要問題提出了見解，但在具體設計中還需要建設方根據地方實際情況、企業的投資目標和實力、建設項目的周期計劃等實際情況，與可研報告編制方共同研究和協商，將因地制宜作為設計原則，在設計中強調靈活分析和優化。最終可以幫助項目建設中的技術層面上減少變更、審批辦理中更為高效，更好地服務落地企業，為產業園的順利投產運營等提供有益參考。