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潔凈室技術發展趨勢

潔凈技術又稱為生產環境和污染控制技術,是近二、三十年來隨著高新技術發展起來的一門綜合性的新興科學技術。潔凈技術專門研究并提供潔凈的生產工藝環境和生產過程中使用的各種高純介質,有效地控制微量雜質,以保證高科技產品的成品率和可靠性。潔凈技術通常包括:空氣凈化技術、空調技術、水純化技術、氣體純化技術、微量雜質控制技術、潔凈環境的監測技術及相關的環境質量的控制技術。凈化工程技術在電子、核子、航空航天、生物工程、制藥、精密機械、化工、食品、汽車制造等高科技工業領域及現代科學領域中得到廣泛應用。 

對于半導體設備來講,凈化工程技術在微電子技術中起著十分重要的作用。微電子技術的核心是集成電路,而集成電路的生產對其工藝環境和工藝流程中的凈化技術和設備提出了嚴格的要求。我國“九五”期間大力發展以微電子為重點的信息產業。凈化工程技術水平在某種意義上已成為衡量一個國家和地區科學技術水平和工業水平的一個重要標志。 

隨著我國人民生活水平提高,人們對生存環境及生活質量提出了越來越高要求,用水純化設備制備的高純水已受到人們普遍歡迎,凈化工程技術已開始進入千家萬戶,進入人們的現代生活。 

我國的潔凈技術和設備與國外先進國家相比差距是明顯的,我國1965年才開始生產的HEPA過濾器,比國外晚了十五年。1975年開始生產的光散射塵埃粒子計數器比國外晚了二十年。0.1微米潔凈技術和設備在國際上先進國家已成為成熟技術,我國則剛剛起步。

世界各工業先進國家為適應超凈技術的發展,對大量使用的高效過濾器的研究從未中斷,幾年來一直在開發不同結構不同性能的新產品,美國自1979年開始研制0.1微米ULPA過濾器,1984年美國AAF公司開始生產0.1微米無隔板ULPA過濾器,目前0.1微米ULPA過濾器在美國AAF公司、FLANDERS公司和CAMBRIDGE公司已形成商品化生產。日本也已成為世界上生產0.1微米ULPA過濾器廠家最多的國家,品種繁多,產品系列化,尤其是低壓損型0.1微米ULPA過濾器的開發成功解決了初阻力大的技術難題。國際市場對高效空氣過濾器的需求量很大,且每年均有增長,目前日本每年銷售超過100萬臺,按每臺平均價格200美元計算,銷售額達2億美元。我國高效空氣過濾器市場需求量已接近每年10萬臺,占國際市場的2%~4%,但至今還沒有0.1微米ULPA過濾器生產,用于超大規模集成電路生產潔凈廠房及各種高科技領域潔凈廠房的0.1微米ULPA過濾器目前還要依賴進口。 

在潔凈室建設規模和技術水平上,我國與先進國家差距更大。日本清水建設公司一家,1982年到1987年期間承建的潔凈室面積達71.8萬平方米,而我國目前一年承建的潔凈室總面積還不到10萬平方米,但八五期間有較大發展,1993年承建潔凈室總面積已接近15萬平方米。美國的潔凈室建設規模更大,1998年統計已達188.5萬平方米。在潔凈工程技術水平上,80年代末期,國外已大量建成0.1微米級的超凈室,1987年日本三洋新瀉工場建成十級潔凈廠房3000平方米,NIT原木則建成了四個1000平方米控制0.1微米塵埃的千級廠房,換氣次數高達300次/分。美國在臺灣的TSMCS新廠已建成第四代管道式潔凈室總面積達10000平方米。我國使用的0,1微米十級潔凈室主要依賴從國外進口。由于高潔凈級別的潔凈室造價十分昂貴,0.1微米十級潔凈室每平方米造價高達1萬美元以上。在大規模集成電路制造裝備的投資中潔凈廠房占有相當高的比例,這與集成電路工藝不斷更新,產品更新換代周期越來越快的發展趨勢不相適應,嚴重制約了大規模集成電路技術的發展。美國ASYST公司、 德國MW公司發展的使用隔離技術的亞微米生產微環境系統設備和技術在近幾年中得到廣泛采用。該項最新的潔凈技術在100級潔凈度的潔凈廠房中,采用工藝設備局部使用隔離技術的微環境,把投資比例壓縮到高級別的微環境,消除了操作者與工藝設備運行的二次污染源產生對集成電路成品率和可靠性的影響作用。 

潔凈技術和裝備的國際市場十分巨大,日本到80年代末、90年代初潔凈技術和設備的銷售額已突破35億美元。美國和西歐等先進國家潔凈設備和基礎部件的銷售額已達73億美元。據中國電子專用設備工業協會統計,我國主要八家最大的凈化設備廠的銷售額1990年為8217萬元,還不足1億,1993年達到14495萬元,占國際市場銷售額的0.34%。但隨著我國高新技術的迅速發展和微電子工業、光纖工業、液晶顯示工業及光電器件工業、生物工程、醫藥工業的發展,我國潛在的巨大的潔凈技術產品市場,以每年40%~50%的增長速度在增加。


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