《集成電路晶圓制造能耗限額》編制說明

上海市地方標準《集成電路晶圓制造能耗限額》標準編制說明一、工作簡介（一）任務(wù)來源本標準任務(wù)由上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2017年7月28日下達，根據(jù)滬質(zhì)技監(jiān)標〔2017〕332號文，上海市地方標準《集成電路晶圓制造能耗限額》列入2017年上海市第二批（節(jié)能減排類）地方標準制修訂項目計劃第34項。（二）產(chǎn)業(yè)基本情況集成電路產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導性產(chǎn)業(yè)，是培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、發(fā)展信息經(jīng)濟的重要支持，關(guān)乎國家核心競爭力和國家安全，其在信息技術(shù)領(lǐng)域的核心地位十分重要。上海集成電路產(chǎn)業(yè)是國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)集聚度最高，產(chǎn)業(yè)鏈最為完整，創(chuàng)新能力最強，綜合技術(shù)水平最高的地區(qū)之一，為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了引領(lǐng)和示范的作用。上海集成電路行業(yè)在全國率先開展集成電路制造、封裝能耗限額標準的制定與實施，對穩(wěn)定和提高本市集成電路制造、封裝企業(yè)的運營質(zhì)量，推動和引領(lǐng)全國集成電路制造業(yè)的節(jié)能降耗、控制成本，具有深遠的意義。地方標準《集成電路晶圓制造能耗限額》主要適用于我市集成電路芯片制造業(yè)。我市集成電路芯片制造業(yè)2017年的營收總額占全行業(yè)比重約為24%，這類企業(yè)也是集成電路行業(yè)中能耗最大的，主要包括中芯國際集成電路制造（上海）有限公司、上海華力微電子有限公司、上海華虹宏力半導體制造有限公司、臺積電（中國）有限公司、上海先進半導體制造股份有限公司、上海新進半導體制造有限公司等。2010年制定該標準時，我市集成電路芯片制造企業(yè)主要以6英寸、8英寸生產(chǎn)線為主，而目前我市集成電路制造生產(chǎn)線中，12英寸正在運行的有2條、在建的有3條；8英寸正在運行的有8條、在建的有1條，6英寸正在運行的有3條。原標準已不適用目前的情況，依據(jù)實際情況分別設(shè)置12英寸、8英寸、6英寸晶圓生產(chǎn)線的單位產(chǎn)品能耗限額，是本次修訂標準的主要工作。隨著技術(shù)水平更高、工藝更復(fù)雜的芯片不斷導入生產(chǎn)線，單位產(chǎn)品的能耗將會逐步增加，因此本標準將根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況不斷修訂，不斷完善。本次修改后的能耗標準仍將覆蓋我市集成電路晶圓制造業(yè)所有企業(yè)，這些企業(yè)2017年晶圓生產(chǎn)總能耗接近30萬噸標準煤。（三）預(yù)期的社會經(jīng)濟效果通過調(diào)查、測算和不斷優(yōu)化，確定了我市集成電路晶圓制造行業(yè)的能耗限額，一是約束了行業(yè)內(nèi)各晶圓制造企業(yè)能耗管理，通過不斷的技術(shù)改造和管理優(yōu)化將企業(yè)總體能耗水平控制在標準允許的范圍內(nèi)，特別是隨著企業(yè)運行、設(shè)備逐步老化，鞭策企業(yè)始終將嚴格執(zhí)行能耗標準作為節(jié)能降耗的動力之一。二是該標準作為企業(yè)新進入晶圓制造行業(yè)的能耗技術(shù)門檻，要求企業(yè)在建立時就把采用新技術(shù)、新工藝、新方法作為初創(chuàng)企業(yè)必須要考慮的因素之一，提高企業(yè)的低能耗技術(shù)定位，以整體提高我市集成電路產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗水平?？傊呻娐肪A制造能耗限額標準的制訂，將推動我市集成電路晶圓制造行業(yè)的能耗管理在全國處于領(lǐng)先水平，實現(xiàn)較好的社會經(jīng)濟效果。（四）起草單位上海市集成電路行業(yè)協(xié)會、上海市能效中心、中芯國際集成電路制造（上海）有限公司、上海華力微電子有限公司、上海華虹宏力半導體制造有限公司、臺積電（中國）有限公司、上海先進半導體制造股份有限公司、上海新進半導體制造有限公司等。（五）主要工作過程上海市集成電路行業(yè)協(xié)會接獲市質(zhì)技監(jiān)督局下達的任務(wù)后，即著手成立《集成電路晶圓制造能耗限額》標準起草組，標準起草工作由上海市集成電路行業(yè)協(xié)會、上海市能效中心、中芯國際集成電路制造（上海）有限公司、上海華力微電子有限公司、上海華虹宏力半導體制造有限公司、臺積電（中國）有限公司等單位代表參加。2018年4月10日，標準起草組根據(jù)滬質(zhì)技監(jiān)標〔2017〕332號文的要求，制定了標準編制工作的各階段工作計劃并召開標準起草小組第一次工作會議，就工作目標、工作程序、時間節(jié)點進行布置，并將調(diào)研任務(wù)落實至參加單位。2018年5月完成主要企業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和工作組討論稿.2018年6月上旬組織討論完成征求意見稿并發(fā)給相關(guān)企業(yè)征求意見，并對征求意見稿進一步完善。2018年6月下旬將完善后的征求意見稿發(fā)給各相關(guān)企業(yè)進行第二次征求意見，并于2018年7月3日召開標準起草小組第二次工作會議，就標準修訂過程中數(shù)據(jù)統(tǒng)計、修改方案、征求意見、主要問題的解決等進行了匯報討論，形成了標準最終的修改方案。2018年12月上旬，通過分析、匯總反饋意見，在此基礎(chǔ)上，完成《集成電路晶圓制造能耗限額》送審稿。二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)（一）制定標準的原則1、標準編寫格式按照GB/T1.1的要求，引用標準采用最新版本。2、制定標準的目的是規(guī)范集成電路晶圓制造企業(yè)生產(chǎn)、指導企業(yè)節(jié)能減排工作，標準必須適應(yīng)集成電路晶圓制造行業(yè)及企業(yè)的要求，滿足行業(yè)、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。3、標準的內(nèi)容盡可能從實際應(yīng)用出發(fā)，適合實際操作。（二）制定標準的主要內(nèi)容標準的范圍：本標準規(guī)定了集成電路晶圓制造能耗限額的術(shù)語和定義，集成電路晶圓制造能耗限額的技術(shù)要求、計算原則、計算范圍及計算方法，技術(shù)與管理措施，各種能耗折算標準煤的原則。（三）確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)（地方標準的修訂項目，應(yīng)列出和原標準主要差異情況對比）根據(jù)GB/T12723-2008《單位產(chǎn)品能源消耗限額編制通則》的要求，針對DB31/506-2010《集成電路晶圓制造能耗限額》在標準制定和應(yīng)用中存在的問題以及企業(yè)的現(xiàn)狀進行了修訂。1、本標準主要針對以下幾方面問題進行了修改：1）原標準是2010年編制的，當時我市大多數(shù)集成電路制造企業(yè)都是8英寸和6英寸生產(chǎn)線，原標準采用統(tǒng)一的能耗限額指標尚能兼顧兩類生產(chǎn)線的能耗水平。目前我市集成電路制造生產(chǎn)線中，12英寸正在運行的有2條、在建的有3條；8英寸正在運行的有8條、在建的有1條，6英寸正在運行的有3條。集成電路生產(chǎn)線的單位能耗隨著晶圓尺寸的增大顯著增加，顯然原標準采用統(tǒng)一的能耗限額指標已不適用目前我市集成電路生產(chǎn)線的實際情況，本次標準修改在充分調(diào)查企業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對6英寸、8英寸和12英寸三類生產(chǎn)線分別制訂能耗限額的限定值、準入值和先進值，以更有針對性，也初步解決了近幾年標準在執(zhí)行過程中經(jīng)常碰到能耗實測數(shù)據(jù)與標準差別較大的問題。2）集成電路晶圓制造單位能耗一般隨著企業(yè)產(chǎn)能利用率的下降而增大，考慮這個因素，原標準中在計算單位能耗時引入了產(chǎn)能利用率修正系數(shù)。在標準執(zhí)行的幾年中，發(fā)現(xiàn)當產(chǎn)能利用率2 80%時單位產(chǎn)品能耗變化不大（企業(yè)生產(chǎn)處于景氣狀態(tài)），比較穩(wěn)定，故這次將產(chǎn)能利用率修正系數(shù)在產(chǎn)能利用率280%時修改為1,<80%時修正系數(shù)隨產(chǎn)能利用率降低逐步增大。3）在計算方法的描述中，將原標準大多數(shù)采用文字描述的情況修改為全部采用計算公式描述,但計算方法保持不變。4）力圖使標準通俗易懂,在保持原意不變的情況下,調(diào)整修改了一些詞句。具體修改內(nèi)容詳見附件1：《集成電路晶圓制造能耗限額》標準修訂版與舊版修改內(nèi)容對照表。2、晶圓能耗限額的限定值、準入值和先進值的修改依據(jù)與結(jié)果：目前，尚未查詢到集成電路晶圓制造能耗指標的國際、國家、地方標準及相關(guān)數(shù)據(jù)，本次修改晶圓能耗限額的限定值、準入值和先進值無其他相關(guān)標準可以參照，主要是根據(jù)本市相關(guān)晶圓制造企業(yè)的三年實際數(shù)據(jù)，在原標準基礎(chǔ)上適當修訂制定。1）限定值的制定。主要考慮本市相關(guān)晶圓制造企業(yè)（6英寸廠2家企業(yè)、8英寸廠4家企業(yè)、12英寸廠2家企業(yè)）2015-2017三年的能耗實際數(shù)據(jù)，以及未來幾年企業(yè)晶圓產(chǎn)品工藝難度逐步提升導致能耗增加的因素來確定限定值。未來幾年晶圓產(chǎn)品工藝難度的提升主要體現(xiàn)在12英寸晶圓廠，12英寸廠2015-2017年主要晶圓產(chǎn)品為55-40納米工藝，2018-2020年將逐步導入28-14納米工藝，根據(jù)企業(yè)調(diào)查來看，40、28、14納米的產(chǎn)品其工藝等級系數(shù)相對55納米產(chǎn)品提高了1.11、1.29、1.86倍，相應(yīng)能耗也將增大，因此目前確定的12英寸晶圓能耗限額的限定值將根據(jù)未來工藝等級更高產(chǎn)品的導入情況適當調(diào)整。本次標準修改后，限定值相對于原標準的1.5千瓦時/平方厘米（6、8英寸生產(chǎn)線共用一個標準），6英寸收緊了33.3%，8英寸收緊了13.3%，12英寸無原標準對照（原標準主要針對6-8英寸晶圓生產(chǎn)廠制定）。2）準入值和先進值的制定。原標準是將準入值和先進值合并為 1.1千瓦時/平方厘米，與原限定值1.5千瓦時/平方厘米減小了26.7%。本次修改將準入值和先進值分列但取值相同，原則是在修改后的限定值基礎(chǔ)上加嚴20%-25%（6英寸加嚴了20%，8英寸加嚴了23.1%，12英寸加嚴了24.1%）確定準入值和先進值。本次標準修改后，準入值和先進值相對于原標準的1.1千瓦時/平方厘米，6英寸收緊了27.3%，8英寸收緊了9.1%，12英寸無原標準對照（原標準主要針對6、8英寸晶圓生產(chǎn)廠制定的）。修改后的集成電路晶圓制造單位能耗指標與被調(diào)查企業(yè)2015-2017三年的實際數(shù)據(jù)比較見下表：修訂后單位能耗指標（千瓦時 /平方厘米） 企業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)（千瓦時/平方厘米）分類限定值準入值先進值產(chǎn)能利用率修正系數(shù)業(yè)2015年2016年2017年80%70%60%50%40%單位能耗產(chǎn)能利用率單位能耗產(chǎn)能利用率單位能耗產(chǎn)能利用率6英寸100.80.8A0.99253.0%0.9767.0%0.80185.0%B1.00571.5%C0.89399.0%0.96185.0%0.813100.0%8英寸1.31.01.01.01.11.21.31.4D1.22490.0%1.01498.0%1.07898.0%E0.97369.7%0.9176.5%0.70102.0%F1.10992.0%1.01196.0%1.01992.0%12英寸2.92.22.2G1.67944.0%1.13567.0%1.03980.0%H1.96676.0%1.68875.0%1.91981.0%三、 與國內(nèi)外相關(guān)法律、法規(guī)和標準相關(guān)情況的說明通過檢索《上海標準化服務(wù)信息網(wǎng)》、《中國標準服務(wù)網(wǎng)——國家標準文獻共享服務(wù)平臺》，目前尚無可比的同類國際標準。四、 重大分歧意見的處理結(jié)果和依據(jù)無五、 廢止現(xiàn)行有關(guān)標準的建議無。六、 設(shè)置強制性條款的理由本標準條款5中，限額指標是強制性指標，先進指標是非強制性指標。目前，在尚無可比的同類國家標準的情況下，參加制訂標準的晶圓制造企業(yè)一致認為，制訂能耗限額指標作為強制性指標有助于行業(yè)自律，制訂先進指標作為企業(yè)努力達到的目標有助于企業(yè)持續(xù)改進，不斷提高節(jié)能降耗水平。七、貫徹標準的要求和措施建議建議由市經(jīng)濟信息化委委托行業(yè)協(xié)會組織標準的宣貫工作。八、其他應(yīng)予說明的事項無。標準起草組二O—九年六月二十日

附件1：《集成電路晶圓制造能耗限額》標準修訂版與舊版修改內(nèi)容對照表序號原標準內(nèi)容現(xiàn)標準修改為（說明）11范圍1范圍本標準規(guī)定了上海集成電路晶圓制造能耗限額標準。本標準規(guī)定了上海市集成電路晶圓制造能耗限額標本標準適用于上海市地區(qū)集成電路晶圓制造企業(yè)， 其他準。單位也可參照執(zhí)行。本標準適用于上海市集成電路晶圓制造企業(yè)。22規(guī)范性引用文件2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。 凡是注日期下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。 凡是不注日期日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單） 適用于本文不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）件。適用于本文件。GB/T2589-2008《綜合能耗計算通則》GB/T2589《綜合能耗計算通則》GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通GB17167《用能單位能源計量器具配備和管理通則》貝V》GB/T23331-2009《能源管理體系要求》GB/T23331《能源管理體系要求》33.1集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng) IntegratedCircuit3.1集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng) IntegratedCircuit(IC)WaferProductionSystem(IC)WaferProductionSystem以硅圓片為襯底通過“集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)” 進將硅圓片通過必要的工藝加工過程，制成集成電路行摻雜（包括：擴散和離子注入）一-沉積（包括：物理氣晶圓產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)。相淀積、化學氣相淀積 、外延生長）一光刻（包括：襯制造集成電路的工藝加工過程主要是，以硅圓片為底準備、涂膠、軟烘干、對準和曝光、曝光后顯影、烘焙）襯底通過“集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)”進行摻雜（包一蝕刻（包括：化學刻蝕、等離子體刻蝕）去膠化學機械括：擴散和離子注入）一-沉積（包括：物理氣相淀積、平坦化等工藝?；瘜W氣相淀積、外延生長）一光刻（包括：襯底準備、每道工藝加工之間插入清洗等工序， 經(jīng)過若干道工序后涂膠、軟烘干、對準和曝光、曝光后顯影、烘焙）一->完成一層加工，就在硅圓片表面留下一層材料的圖案。 經(jīng)過蝕刻（包括：化學刻蝕、等離子體刻蝕）一去膠一數(shù)十次類似的工藝流程加工， 在它表面留下了6-20層以上由化學機械平坦化等，經(jīng)過多次類似的工藝加工過程，形多種材料組成的不同圖案，這些多層圖案有機地構(gòu)成了某一成晶體管等兀器件圖形結(jié)構(gòu)，并通過金屬化連接以構(gòu)成種預(yù)期的電氣功能。通過測試最終成為集成電路晶圓成品。了某一種預(yù)期的電氣功能，通過測試最終成為集成電路這種從硅圓片通過近百臺設(shè)備加工成集成電路晶圓片成品的加工系統(tǒng)稱為集成電路晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)。晶圓成品。43.2集成電路晶圓產(chǎn)品輔助生產(chǎn)系統(tǒng) IntegratedCircuit3.2集成電路晶圓產(chǎn)品輔助生產(chǎn)系統(tǒng)Integrated(IC)WaferAuxiliaryProductionSystemCircuit(IC)WaferAuxiliaryProductionSystem為生產(chǎn)系統(tǒng)提供生產(chǎn)保障環(huán)境的系統(tǒng)稱為輔助生產(chǎn)系為生產(chǎn)系統(tǒng)提供生產(chǎn)保障環(huán)境（如恒溫、恒濕、恒統(tǒng)。例如：對生產(chǎn)環(huán)境提供恒溫、恒濕、恒壓、空氣凈化等壓、凈化空氣等）的系統(tǒng)。包括動力、供電、機修、循的系統(tǒng)。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)包括動力、供電、機修、循環(huán)供水、環(huán)供水、供氣、采暖、制冷、儀表和廠內(nèi)原料場地以及供氣、采暖、制冷、儀表和廠內(nèi)原料場地以及安全、環(huán)保等裝置。安全、環(huán)保等裝置。53.4集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)界區(qū) IntegratedCircuit3.4集成電路晶圓產(chǎn)品生產(chǎn)界區(qū) IntegratedCircuit(IC)WaferArea(IC)WaferArea硅圓片等原材料和能源經(jīng)計量進入工序開始， 到集成電從硅圓片等原材料和各種能源經(jīng)計量進入工序開路晶圓成品的生產(chǎn)空間為生產(chǎn)界區(qū)。 由生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生始，到集成電路晶圓產(chǎn)品制成為止的生產(chǎn)空間。產(chǎn)系統(tǒng)、附屬生產(chǎn)系統(tǒng)、工藝準備、工藝試驗系統(tǒng)等部分組在生產(chǎn)界區(qū)內(nèi)，生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)、附屬生成。產(chǎn)系統(tǒng)、工藝準備過程、工藝試驗過程等都將對集成電

序號原標準內(nèi)容現(xiàn)標準修改為（說明）路晶圓制造產(chǎn)生能源消耗。64計算范圍和計算方法4計算方法74.1能耗數(shù)據(jù)計算范圍集成電路晶圓制造單位產(chǎn)品綜合能耗的計算范圍是該企業(yè)在自然考核年度內(nèi)生產(chǎn)出若干平方厘米的集成電路晶圓所耗用能量的總數(shù)。為了使標準執(zhí)行工作操作簡易可行，本標準統(tǒng)籌和兼顧各種產(chǎn)品的特性、各類工藝的差異和考慮到同國際接軌等因素，企業(yè)能耗分級指標不作精細考核。刪去。8無4.1集成電路晶圓產(chǎn)品綜合能耗 E按公式（1）計算E n kp（Ei ⑴i1式中：E 集成電路晶圓產(chǎn)品綜合能耗（折算成電能），單位為千瓦時（kWh）；E. 集成電路晶圓制造使用第i種能源實物量，單位i為實物量單位；k 第i種能源的折電能系數(shù)（參見表A.1折標煤系數(shù)，并按0.1229千克標準煤/千瓦小時轉(zhuǎn)換為折電能系數(shù)）；n 使用能源種類數(shù)。各種能源的熱值及折算電能值以企業(yè)在統(tǒng)計報告期內(nèi)實測值為準。沒有實測條件的，應(yīng)參照 GB/T2589《綜合能耗計算通則》或表A.1（是GB/T2589各種能源折標準煤系數(shù)的一部分）確定折算系數(shù)。94.2能耗限額計算方法企業(yè)在自然考核年度內(nèi)考核集成電路晶圓制造能耗使用的計算公式：集成電路晶圓制造能耗=綜合能耗（折算成電能）/產(chǎn)出合格產(chǎn)品的總面積單位：千瓦小時/平方厘米（kWh/cm2）其中，綜合能耗（折算成電能）二用電量+其他各種能源x各種能源折標系數(shù)/電力折標系數(shù)各種能源折標系數(shù)參照GB/T2589《綜合能耗計算通則》4.2集成電路晶圓單位產(chǎn)品綜合能耗 已人按公式（2）計算Ea—E/A ⑵式中：ea 集成電路晶圓單位產(chǎn)品綜合能耗，單位為A千瓦時/平方厘米（kWh/cm2）;E 集成電路晶圓產(chǎn)品綜合能耗，單位為千瓦時（kWh）;A 生產(chǎn)的各種集成電路合格晶圓產(chǎn)品的總面積，單位為平方厘米（cm2）。計算方法為合格晶圓總片數(shù)乘以晶圓的單片面積，其中， 150毫米晶圓單片面積為176.714平方厘米，200毫米晶圓單片面積為314.159平方厘米，300毫米晶圓單片面積為706.858平方厘米。104.3企業(yè)產(chǎn)能利用率（也稱平均產(chǎn)能）計算方法企業(yè)產(chǎn)能利用率（也稱平均產(chǎn)能） 企業(yè)在自然考核年度內(nèi)的實際產(chǎn)出的合格產(chǎn)品（片） /建造時設(shè)計在自然考核4.3企業(yè)產(chǎn)能利用率按公式（3）計算l.-p/P0 ⑶式中：產(chǎn)能利用率$80%70%60%50%40%能耗指標修正1.001.11.21.31.40系數(shù)000序號原標準內(nèi)容現(xiàn)標準修改為（說明）11「年度內(nèi)能產(chǎn)出的合格產(chǎn)品（片）單位：百分數(shù)（%） i――企業(yè)產(chǎn)能利用率，單位為百分數(shù)（ %）；L1序號原標準內(nèi)容現(xiàn)標準修改為（說明）11「年度內(nèi)能產(chǎn)出的合格產(chǎn)品（片）單位：百分數(shù)（%） i――企業(yè)產(chǎn)能利用率，單位為百分數(shù)（ %）；L1P——企業(yè)在自然考核年度內(nèi)，實際產(chǎn)出的合格晶圓產(chǎn)品數(shù)；——企業(yè)在