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【공장 종류별 UPS 선정 포인트】 반도체 공장
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가장 정밀한 전자 부품인 반도체를 제조하는 공장에서는 다른 업종의 공장과 비교하여 극한까지 정밀도가 요구되는 고도의 정밀 기기를 많이 사용합니다. 이러한 장비는 약간의 전력 변동과 환경 조건의 변화에도 민감하므로 엄격한 환경 관리가 필요 합니다. 따라서 반도체 공장에서의 전력 공급의 안정성과 신뢰성은 매우 중요하며, 약간의 순저가 고액의 손실로 이어질 위험도 있습니다.
이 기사에서는 반도체 공장에서 대표적인 백업 대상으로 반도체 제조 장치, 라인 플로어 등의 대규모 백업 대상, 계장 시스템을 다루고 각각에 적합한 UPS와 요구되는 성능 기능에 대해 자세히 설명합니다. 합니다.
반도체 제조의 각 공정에서 사용되는 반도체 제조 장치의 종류는 매우 많아 전체적으로 약 170※1에 이른다. 반도체는 그 제조 공정의 많음으로 유명합니다만, 각각의 공정에서 사용하는 반도체 제조 장치도 매우 수가 많아집니다.
※1 일본 반도체 제조 장치 협회 「반도체 제조 장치 분류표」를 참조해, 당사에서 집계.
반도체 메이커의 공장에는 많은 반도체 제조 장치가 있어, 그 어느 쪽인가 1개의 장치에 트러블이 일어나 버린 경우에서도, 로트 불량이 발생해 버리는 등의 손해가 발생합니다.
반도체 제조장치는 장치 메이커측의 SEMI 규격(SEMI 스탠다드, SEMI 국제 표준)의 SEMI F47로, 전압 서그이뮤니티(순간 전압 저하에 대한 내성)에 대한 규정이 있습니다. 그 때문에, UPS는 반도체 공장측에서 준비하는 것이 아니라, 반도체 제조 장치 메이커로의 제조시에, UPS가 탑재되고 있는 경우가 대부분 입니다.
반도체 제조장치의 종류와 규모에 따라 적절한 크기의 UPS를 선택할 필요가 있지만, 제어부만 백업의 경우 1kVA~3kVA, 크더라도 5kVA로 충분한 경우가 많습니다. 한편, 반도체 제조 장치 전체를 백업하는 경우에는 100kVA 이상의 대용량 UPS가 필요합니다.
백업 시간은 1~5분 정도를 선택하는 경우가 많습니다.
반도체의 생산 공정은 매우 정밀하고 제품도 고가이기 때문에 반도체 제조 장치를 한 번 멈추고 유지보수하는 데 매우 노력이 걸립니다. 반도체 제조 장치에 내장된 UPS를 유지보수하는 경우도 마찬가지입니다. 납 축전지 배터리 UPS의 경우 배터리 수명은 2~5년으로 알려져 있지만, 리튬 이온 배터리는 수명이 약 10년 ※2라는 점을 근거로 배터리 수명이 긴 리튬 이온 배터리 UPS를 탑재한다 그러면 장치의 가치를 높일 수 있습니다.
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※2 SANUPS A11K 시리즈의 경우.
반도체 제조 장치는 해외 생산 거점에서 사용하는 경우도 많습니다. 특히, UL 규격 취득/CE 마킹을 선언 하고 있는 UPS는 미국·EU 등에 수출할 수 있으므로 편리합니다.
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반도체 제조 장치의 제어부 백업은 개별적으로 내장된 UPS로 전원 트러블 대책을 실시합니다. 한편, 생산 라인 전체, 공조 설비 전체, 플로어 전체 등, 보다 큰 틀에서의 정전 대책도, 반도체 공장에서는 마스트입니다.
예를 들어 번개에서 1초 미만의 전압 강하가 발생했다고 가정합니다. 개별 반도체 제조 장치의 제어부는 UPS에 의해 정상적으로 가동했지만, 반도체 제조 장치의 동력부가 정지해 버려, 생산을 계속할 수 없습니다. 그리고 반도체 제조 장치를 재가동시키기 위해서는 상당한 시간이 걸리므로, 반도체 공장의 경우, 매우 다액의 손해를 버립니다.
전체 라인과 전체 플로어를 백업하려면 대형 UPS가 필요합니다. 대형 공장의 경우 200~300kVA의 UPS를 10대 이상 설치하는 것도 드물지 않습니다. 고액의 설비 투자는 됩니다만, 반도체라고 하는 그만큼 고가의 제품을 만드는 공장에서는, 전원 트러블 대책을 실시하는 것으로, 정전에 의해 억 단위에 이르는 일도 있는 손해를 막을 수 있습니다.
라인 전체나 플로어 전체를 백업하는 UPS는 매우 대형이며, 사용하는 전력도 커집니다. 그러므로 전력 효율이 좋은 에너지 절약형 UPS를 선택함으로써 많은 양의 전기 요금을 절약할 수 있습니다.
당사의 경우, 패러렐 프로세싱 급전방식의 UPS는 전력의 변환 효율이 좋고 에너지 절약에 도움이 됩니다.
예를 들면 이하와 같은 UPS와 비교했을 경우, 패러렐 프로세싱 급전방식의 UPS에서는, 10년간에 300만엔 이상※3의 전기세를 절약할 수 있습니다. 또한 요즈음에는 전기 요금의 상승 뿐만 아니라, 2026년에 시작되는 배출량 거래도 주목받고 있기 때문에, 에너지 절약 UPS의 필요성은 앞으로 점점 커지고 있을지도 모릅니다.
※3 1kWh=15엔 부가세 포함으로 계산(2023년 4월 시점 당사 추정치)
특별 고압은 계약에 따라 단가가 다르므로 자세한 내용은 계약 내용을 확인하십시오.
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계장 시스템은 온도 센서나 압력 센서 등의 정보를 모아 감시하는 장치입니다. 여기에는 온도, 압력, 유량 등을 측정기로 측정하고, 데이터에 근거하여 위험을 회피하거나 기기를 자동으로 제어하는 기능이 포함됩니다.
반도체 공장과 같은 대규모 공장에서는, 생산 설비가 단시간 정지하는 것만으로도, 생산성에 심각한 영향이 나오고, 다액의 손실을 일으킬 우려가 있기 때문에, 매우 많은 계장 기기가 설치 되었습니다.
계장 시스템의 전원은 단상 100V계인 경우가 많습니다. 한편, 플로어 전체·라인 전체는 3상 200V/400V계가 많습니다. 즉, 플로어 전체·라인 전체의 백업에서는 계장 시스템을 백업할 수 없고, 별도로 전원 트러블 대책을 할 필요가 있습니다.
그리고 정전 등의 전원 트러블에 의한 계장 시스템의 정지는, 생산 프로세스의 불안정화나 제품의 품질 저하를 일으킵니다. 그리고 고가의 제품인 반도체의 경우, 그 영향은 다액의 손실을 일으킬 우려가 있어 대책이 필요합니다.
계측 시스템의 종류와 규모에 따라 적절한 사이즈의 UPS를 선택해야 합니다만, 1kVA~3kVA, 크더라도 5kVA로 충분한 경우가 많습니다.
백업 시간은 비상용 발전기와 병용하고 있는 경우는 발전기가 기동하는 1분 정도를 보충하기 위해 5분 정도. 발전기를 병용하지 않는 경우는 정전 등의 정전 트러블이 복구되기까지 수십분에서 수시간의 백업이 필요합니다.
계측 시스템을 백업하는 UPS는 유지 보수의 용이성이 매우 중요합니다. 광대한 면적을 가진 반도체 공장에서는 배관마다, 특정 거리(예를 들면 50m)마다 등 매우 많은 계측·제어 기기가 설치되어 있습니다. 그리고 UPS의 대수는 큰 공장이면 수천대에 이릅니다.
각 공장에서는 UPS의 메인터넌스 관리를 스프레드 시트 소프트웨어 등으로 실시하는 경우가 많고, 배터리 교환 등의 메인터넌스에는 매우 많은 노력이 필요합니다. 납 축전지 배터리 UPS의 경우, 배터리 수명은 2~5년이라고 하는 반면, 리튬 이온 배터리는 수명이 약 10년 ※2입니다. 10년이라고 하는 것은 UPS의 장치 기대 수명과 동등
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또 계측·제어 기기용의 UPS에서는 높은 신뢰성과 무순단으로 전원 공급을 실시하는 능력이 요구됩니다.
※2 주위 온도가 25℃인 경우.
※4 SANUPS A11K 시리즈의 경우.
감수：산요전기 주식회사 영업 본부 시니어 세일즈 엔지니어 니시자와 토시유키
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