為半導體工廠推薦的UPS (不間斷電源) 是什麽?

製造半導體（最精密的電子元件）的工廠廣泛使用精密設備，與其他行業的工廠相比，這些設備需要最高的精度。這些設備對最輕微的功率波動或環境條件的變化都很敏感，因此需要嚴格的環境控制。因此，半導體工廠供電的穩定性和可靠性極為重要，存在即使是最輕微的瞬間電壓下降，也可能導致巨大損失的風險。

在本文中，我們將重點關注半導體製造設備、生產線車間等大型備份目標以及半導體工廠中典型備份目標的儀器儀表系統，並詳細說明適合每種目標的 UPS 以及所需的性能和功能。

半導體工廠UPS的典型備用設備 (1) :半導體制造設備

什麽是半導體制造設備?

在半導體制造的各工序中使用的半導體制造裝置種類非常多，總體約達170※1。半導體以其制造工序之多而聞名，但各工序中使用的半導體制造裝置也非常多。

*1 本公司參考日本半導體製造設備協會的《半導體製造設備分類表》計算。​

半導體制造設備需要UPS的理由

半導體廠商的工廠有很多半導體制造設備，其中任何一個設備發生故障時，都會發生批量缺陷等損害。

對於半導體製造設備，設備製造商的SEMI標準（SEMI標準、SEMI國際標準）SEMI F47規定了電壓暫降抗擾度（對瞬時電壓下降的耐受能力）。因此，大多數情況下，UPS是在製造過程中安裝在半導體製造設備製造商處，而不是由半導體工廠準備。

什麽是支持半導體制造設備的UPS?

必須根據半導體制造設備的種類和規模，選擇適當尺寸的UPS。不過，僅備份控制部分時，1kVA~3kVA、最大5kVA通常就足夠了。而備份整個半導體制造設備時，則需要100kVA以上的大容量UPS。

備份時間通常選擇大約1到5分鐘。

支持半導體制造設備的UPS所需的功能

① 電池壽命

半導體生產流程極為精密，產品價格昂貴，關閉半導體製造設備進行維護需要花費大量的力氣。這同樣適用於維護半導體製造設備內建的 UPS。鉛酸電池 UPS 的電池壽命據說為 2 至 5 年，而鋰離子電池的壽命約為 10 年*2 基於這一事實，我們安裝了鋰離子電池 UPS。
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*2 適用於SANUPS A11K 系列。

② 國外標準

半導體製造設備多用於海外生產基地。特別是聲明了UL認證/CE標誌的UPS非常有用，因為它們可以出口到美國和歐盟等國家。
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半導體工廠UPS的典型備份設備 (2) :整個生產線，整個樓層等的備份

什麽是整個生產線，整個樓層等的備份?

半導體製造設備的控制單元備援使用單獨內建的 UPS 來防止電源問題。另一方面，整個生產線、整個空調設備、整個樓層等更大規模的停電對策，也是半導體工廠必須採取的措施。

例如，假設閃電導致電壓下降不到 1 秒。儘管使用UPS，各半導體製造設備的控制單元能夠正常運行，但半導體製造設備的電源單元停止了，生產無法繼續。而且由於重啟半導體製造設備需要相當長的時間，半導體工廠遭受了極大的損失。

什麽是UPS來備份整個生產線和樓層?

要備份整個生產線和整個樓層，需要大型UPS。大型工廠安裝10臺以上200~300kVA UPS的情況並不少見。雖然需要高額的設備投資，但對於生產半導體這種昂貴產品的工廠來說，通過採取電源故障對策，可以避免因停電而造成的上億美元的損失。

整個生產線、整個樓層等需要UPS進行備份的功能

為整個線路或樓層提供備援的 UPS 體積非常大，並且消耗大量電力。因此，選擇高效節能的UPS，可以為您節省一大筆電費。
在我們的案例中，具有並列處理UPS具有較高的電源轉換效率，有助於節省能源。

例如，與下面的UPS相比，具有並列處理的UPS在10年內可以節省超過300萬日元*3的電費。此外，不僅電費飆升，而且計劃於2026年開始的排放交易也受到關注，因此未來對節能UPS的需求可能會變得更大。

*3 以 1kWh = 15 日圓（含稅）計算（截至 2023 年 4 月的估算值）
特高壓的單價會根據合約的不同而有所不同，具體請查看合約細則。

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半導體工廠UPS的典型備用設備 (3) :儀器係統

什麽是儀表係統?

儀表係統是收集並監視溫度感測器和壓力感測器等信息的裝置。其中包括利用測量儀器測量溫度、壓力、流量等，根據數據回避危險，以及自動控制設備的功能。

像半導體工廠這樣的大型工廠，即使生產設備短時間停止，也會對生產效率產生巨大影響，有可能造成巨額損失，因此安裝了非常多的儀表設備。

為什麽儀表係統需要UPS?

儀表系統的電源通常是單相100V系統。另一方面，整個樓層和線路往往都是三相200V/400V系統。也就是說，不可能透過備份整個樓層或線路來備份儀表系統，需要針對供電問題單獨採取措施。

另外，由於停電等電源故障導衹儀表係統停止運行，會導衹生產過程不穩定和產品質量下降。而作為高價產品的半導體，其影響可能會導衹巨額損失，因此需要採取相應措施。

什麽是UPS來備份儀器係統?

根據儀器係統的類型和規模，選擇適當大小的UPS,通常1kVA至3kVA或最多5kVA就足夠了。

備用時間方面，與應急發電機並用時，為彌補發電機啟動1分鐘左右的不足，為5分鐘左右。在不同時使用發電機的情況下，在停電等停電故障恢復之前，需要數十分鐘到數小時的備份。

UPS備份儀器係統所需的功能

​易於維護對於支援儀表系統的 UPS 來說非常重要。在面積廣闊的半導體工廠中，每根管道上或以特定距離（例如50公尺）安裝了大量的測控設備。在大型工廠中，UPS的數量可達數千台。

在許多工廠，UPS的維護都是使用電子表格軟體進行管理，更換電池等維護工作需要付出很大的努力。鉛酸電池 UPS 的電池壽命據說為 2 至 5 年，而鋰離子電池的壽命約為 10 年*2。 10 年與 UPS 的預期壽命*4 相同，因此您無需更換電池即可達到更換 UPS 的時間，從而顯著減少維護工作。
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另外，測量與控制設備用UPS還要求具有高可靠性和無瞬斷供電能力。

*2 當環境溫度為25℃時。
*4 適用於SANUPS A11K 系列。

監督人：Toshiyuki Nishizawa，山洋電氣株式會社銷售總部資深銷售工程師

發布日期：2024-03-15 00:00