一. 半導(dǎo)體發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)擴張，中國成為核心增長引擎

在新能源汽車、人工智能、高性能計算、5G通信等下游需求驅(qū)動下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪擴產(chǎn)周期。中國憑借完整產(chǎn)業(yè)鏈和龐大市場，成為全球晶圓產(chǎn)能擴張的核心引擎，2024年新增18座晶圓廠，產(chǎn)能從760萬片增至860萬片/月。

國內(nèi)晶圓廠進(jìn)入集中建設(shè)期，300mm產(chǎn)能三年翻番

*數(shù)據(jù)來源：SEMI、半導(dǎo)體前沿、證券時報2024-2025年

1.2 雙碳目標(biāo)下，綠色制造與能效達(dá)標(biāo)成為硬約束

1.3 半導(dǎo)體制造是工業(yè)領(lǐng)域能耗密度最高的行業(yè)之一

*數(shù)據(jù)來源：邁爍集芯、半導(dǎo)體行業(yè)2023-2025年

先進(jìn)制程向3nm、2nm推進(jìn)，單位晶圓能耗以每代約25%-30%的速率攀升；臺積電2nm單晶圓耗電已達(dá)6000-6500kWh。

二. 半導(dǎo)體廠房配電的四大核心挑戰(zhàn)

高可靠性、高品質(zhì)、大負(fù)荷、復(fù)雜架構(gòu)--半導(dǎo)體配電區(qū)別于常規(guī)工業(yè)的本質(zhì)特征：

2.1高可靠性要求: 供電可用率要求≥99.999%，瞬間停電可致整批晶圓報廢，年允許停電時間不超過5分鐘，需配置UPS、STS、柴油發(fā)電機多級保障。

2.2 電能質(zhì)量敏感: 電壓暫降、諧波畸變、閃變直接影響光刻、刻蝕、離子注入等精密設(shè)備正常運行，需滿足SEMIF47等行業(yè)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 大負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn): 24小時不間斷運行，單臺工藝設(shè)備功率可達(dá)數(shù)百kW，全廠負(fù)荷密度遠(yuǎn)超常規(guī)工業(yè)廠房，對變壓器容量和散熱提出高要求。

2.4 配電架構(gòu)復(fù)雜: 10kV/0.4kV多級配電，I-LINE母線插接箱回路密集，UPS、STS、柴油發(fā)電機多級冗余，監(jiān)控節(jié)點數(shù)量龐大且分散。

安科瑞方案應(yīng)對思路

從"源網(wǎng)荷儲充"全鏈路出發(fā)，以AcrelEMS-SEMI平臺為核心，覆蓋高壓保護、低壓監(jiān)控、電能質(zhì)量治理、電氣安全與能效優(yōu)化，構(gòu)建可靠、安全、高效的半導(dǎo)體廠房能源管理體系。

三重壓力疊加,EMS能源管理系統(tǒng)從可選項變?yōu)楸剡x項

三. 半導(dǎo)體中高壓配電產(chǎn)品解決方案

針對半導(dǎo)體廠房110kV/35kV/10kV變電站，配置微機保護測控裝置、弧光保護、局放、多功能電力儀表、無線測溫系統(tǒng)及變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)四遙功能。

針對110kV及以下用戶變電站，通過微機保護裝置、弧光保護裝置、智能操控裝置、接點測溫產(chǎn)品、局放監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測/多功能儀表、環(huán)境傳感器等二次設(shè)備采集變電站內(nèi)各類信息到監(jiān)控系統(tǒng)/EMS能效管理平臺進(jìn)行分析、預(yù)警及控制，保障用戶變、配、用電全過程的可靠、安全、有序運行。系統(tǒng)監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所、低壓配電室、直流系統(tǒng)以及變配電環(huán)境和視頻監(jiān)控等。

3.1電能質(zhì)量監(jiān)測裝置 | APView系列

上海某半導(dǎo)體新增30萬片集成電路用300mm硅片研發(fā)與制造項目

3.2 微機保護配置

3.3 弧光保護裝置

集中式母線弧光保護裝置，由弧光保護裝置、弧光探頭及塑料光纖等構(gòu)成。

3.4 集中式母線弧光保護方案 | 中壓場景應(yīng)用

保護原理：弧光保護裝置通過檢測母線室弧光、進(jìn)線電流（母聯(lián)柜電流）判據(jù)啟動。

3.5 智能操控裝置 | ASD系列

3.6 電氣接點在線測溫 | ARTM系列

電氣接點在線測溫 | 高壓開關(guān)柜

電氣接點在線測溫 | 低壓柜

3.7 電氣接點在線測溫 | 高壓開關(guān)柜_RFID方案

測溫原理：RFID 的全稱是 Radio Frequency ldentification，即射頻識別，是一種利用無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的自動識別技術(shù)。RFID測溫技術(shù)是RFID無線識別技術(shù)與溫度傳感技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用，核心功能是通過接收器讀取安裝在待測溫部位的RFID傳感器的溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對測溫接點的溫度測量功能。

主要過程為接收器通過天線發(fā)射特定的電磁波信號，當(dāng)無源測溫傳感器在RFID接收器的射頻場內(nèi)時，傳感器內(nèi)部天線接收到電磁波并將電磁波轉(zhuǎn)換為傳感器內(nèi)部溫度傳感器、MCU、射頻芯片所需的工作電壓，內(nèi)部溫度傳感器開始溫度采集。然后傳感器將溫度數(shù)據(jù)和傳感器一標(biāo)識碼（ID號）打包成數(shù)據(jù)幀，通過傳感器天線以射頻信號的形式給接收器，接收器接收到傳感器反饋的射頻信號后，將其解調(diào)、解碼為數(shù)字信號，提取出傳感器一識別碼和溫度數(shù)據(jù)。

35kV開關(guān)柜測溫

3.8 高壓開關(guān)柜_熒光光纖測溫方案

熒光光纖測溫是基于熒光材料的熒光壽命與溫度相關(guān)，通過測熒光衰減時間反推溫度的測溫原理，是一種高精度、高可靠性測溫設(shè)備，憑借抗電磁干擾、耐端環(huán)境、測量精準(zhǔn)等核心優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、電力系統(tǒng)、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等對測溫環(huán)境要求苛刻的場景。

35kV/10kV開關(guān)柜熒光光纖測溫安裝示意：

3.9 電氣接點在線測溫 | ARTM系列

3.10 開關(guān)柜局部放電監(jiān)測裝置 | APD系列

3.11 電力監(jiān)控系統(tǒng)

能夠查看變化數(shù)據(jù)的走勢曲線，滿足秒級精度要求，記錄下數(shù)據(jù)的變化過程，數(shù)據(jù)記錄方式可以按百分比或絕對值，可以導(dǎo)出到文件或圖片?？梢詰?yīng)用在半導(dǎo)體、測溫等對數(shù)據(jù)記錄有高精度要求的場景。

電能統(tǒng)計

電能質(zhì)量監(jiān)測

弧光監(jiān)測

故障錄波

能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。 （故障前8個周波，后各4個周波，AM5SE每個周波24個點）

事故追憶

無線測溫

web訪問-功能界面

局放監(jiān)測

四. 總 結(jié)

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴張與雙碳目標(biāo)疊加，使能效管理成為硬約束。面對高可靠性、高電能質(zhì)量、大負(fù)荷及復(fù)雜架構(gòu)四大配電挑戰(zhàn)，安科瑞AcrelEMS-SEMI平臺以“源網(wǎng)荷儲充"全鏈路方案破局。系統(tǒng)涵蓋微機保護、弧光與局放監(jiān)測、光纖測溫及故障錄波等功能，保障半導(dǎo)體廠房配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行，助力綠色智造。