隨著半導體產業的迅猛發展,其生產過程中產生的廢氣治理與監測日益受到嚴格的環境法規約束。半導體制造涉及眾多化學氣相沉積、蝕刻、離子注入等工藝,會產生多種有毒有害、易燃易爆或具有腐蝕性的氣體,如硅烷(SiH4)、磷化氫(PH3)、氯氣(Cl2)、氟化物(HF、NF3)等。因此,部署高效、精準、可靠的廢氣在線監測系統(Continuous Emission Monitoring System, CEMS),并實現與工廠計算機系統的深度集成,已成為現代化半導體廠保障安全生產、實現合規運營與智能化管理的核心環節。
1. 系統核心組成與功能
廢氣在線監測系統通常由采樣單元、預處理單元、分析單元、數據采集與處理單元以及輔助系統構成。
2. 半導體行業的特殊要求
與常規工業CEMS相比,半導體廠對監測系統有更高要求:
單純的監測設備無法發揮最大價值,必須通過專業的計算機系統集成服務,將其融入工廠的整體信息化架構中,實現數據流、控制流與業務流的無縫對接。
1. 集成架構與層次
現場控制層集成:將各監測點位的數據通過工業以太網、Modbus、OPC UA等標準協議,實時上傳至廠區監控中心的數據服務器。
廠級監控與管理層集成:在廠級監控系統(如SCADA)或環境管理平臺中,集中展示所有監測點的實時數據、歷史曲線、報警狀態、設備運行狀態等,實現可視化監控與統一調度。
企業資源計劃(ERP)與制造執行系統(MES)集成:將排放數據與生產工單、物料消耗、設備運行參數等業務數據關聯,為生產優化、成本核算、綠色制造提供數據支撐。
環保監管平臺對接:按照地方和國家環保部門的技術規范,通過專用數據采集儀或安全網絡,將監測數據實時、準確地傳輸至政府監管平臺,確保合規性。
2. 集成服務的核心價值
數據貫通與決策支持:打破信息孤島,使環境數據成為企業運營決策的一部分,助力實現生產效益與環境效益的平衡。
預警與應急聯動:當監測數據超標或設備故障時,系統能自動觸發聲光報警,并可通過集成平臺向相關人員發送短信、郵件,甚至聯動廢氣處理設施(如洗滌塔、焚燒爐)進行自動調節,或啟動安全應急程序。
運維智能化:實現監測設備的遠程診斷、校準記錄電子化、耗材壽命預警、報表自動生成,大幅降低運維成本與人工誤差。
合規性與可追溯性:所有數據加蓋時間戳并安全存儲,形成完整、不可篡改的數據鏈條,輕松應對環保審計與核查。
項目背景:某12英寸晶圓廠為滿足嚴苛的本地環保法規及自身ESG(環境、社會、治理)目標,需對其Fab廠房的多個酸性排氣塔(Scrubber)和一般排氣塔的廢氣進行全方位在線監測與智能化管理。
解決方案:
1. 監測系統部署:在關鍵排氣管道部署了基于FTIR技術的多組分氣體分析系統,實時監測HF、HCl、Cl2、HBr、NOx等十余種特征污染物;同時配備激光顆粒物監測儀和VOCs監測儀。
2. 系統集成實施:
* 通過工業環網,將所有監測站點的數據集中采集至廠區環境數據服務器。
實施成效:
合規達標:實現了全年無間斷合規數據上傳,順利通過各項環保檢查。
風險管控:將事后處理變為事前預警,有效避免了數次因設備異常導致的潛在超標排放事件。
管理增效:環保報表生成時間減少90%,運維人員巡檢工作量降低約50%。
工藝優化:通過分析排放數據與生產數據的相關性,為部分工藝的減排優化提供了數據依據。
隨著物聯網(IoT)、大數據、人工智能(AI)技術的發展,半導體廠廢氣在線監測與系統集成將朝著更智能化、預測性的方向發展:
結論:對半導體制造企業而言,投資建設高性能的廢氣在線監測系統并實施深度的計算機系統集成,已非單純的合規成本,而是提升工廠本質安全水平、實現精細化運營、踐行社會責任、塑造綠色品牌的核心戰略投資。它構建了從監測感知到智能管控的完整閉環,為半導體產業的可持續發展奠定了堅實的環境數據基石。
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更新時間:2026-01-15 22:13:07