半导体产业园可行性研究报告编制若干问题探讨

郭东红

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司厦门分院，福建厦门，361000

0 引言

半导体产业园项目可行性研究报告编制是项目前期工作中一项非常重要的、基础性的工作。可行性研究报告不仅在建设单位投融资决策的过程中发挥了重要作用，还为编制环境影响评价报告、安评报告等提供支持性文件，同时可行性研究也是厂房方案设计以及施工图设计的依据，因此这也对前期的可行性研究报告的技术方案提出了更高的要求。

半导体作为国家的战略发展的重点行业，是当前支撑经济社会快速高质发展以及保障国家安全的战略性新兴先导产业类别，半导体厂商也一直是地方政府重点扶持企业，因此规划好半导体产业园有利于营造好的环境，助力企业的落户，减少企业的成本，更好地促进区域的半导体产业发展。洁净度要求高、大面积、大体量和能耗大、运行费用高是以集成电路芯片制造生产为代表的半导体微细加工类生产的突出特点，因此项目设计需要从技术及经济层面深入思考，确定项目主要技术原则和方案，解决如何开发、何时开发的问题；设计思想应符合国家和地区相关产业政策，达到推进技术进步、实现资源有效利用、节能减排的目的[1]。

1 关键问题的提出

1.1 产业园的选址问题

拟建工程选址符合上位规划对工业项目用地的要求，注重周边区域交通运输便利性及合理性，并且可考虑共享和利用区域内的公用工程设施及水电等能源供应。项目的原料资源及目标市场是决定项目规模大小以及项目的可行性的决定性因素。厂址选择应充分考虑安全间距、运输畅通及产品市场发展的需要等要素条件, 特别注意集成电路的晶圆车间一般对防微震有较高的要求，往往要避开高架等对厂房有影响的市政道路等。

1.2 产业园的定位及入园企业的选择问题

半导体产业细分市场繁多，大的方面包括从原材料生产、晶圆制造、封装、下游应用等，细分的又有分立器件、传感器、集成电路等等。如何确定园区和入园企业定位，关系到后面招商引资、项目落地，并最终影响整个产业链的健康发展。

1.3 产业园总体布局配置问题

由于在半导体园区初期，入园企业未确定，应综合考虑厂区内功能布局，结合生产生活需求进行配置并预留出相应的配套设施的空间，同时对于需特殊考虑的市政安全要素进行专题分析，例如废水站、化学品库。

1.4 产业园单体厂房设计问题

半导体厂房因其制程工序较多，洁净度要求较高，有较多的管线，因此对厂房的形式和层高有较高的要求，包括每层的面积、层高、柱网、荷载等，均需进行统一的考虑以保证后续满足不同的半导体企业入驻的需求。

1.5 产业园动力站配置问题

半导体项目所需的支持系统种类繁多，公用工程一般指为主体工艺提供电、冷热源、纯水系统、特气系统、大宗气体系统、排风系统、循环冷却水系统、排水系统、消防系统等的动力工程。

2 关键问题解决方案探讨

2.1 产业园的选址

半导体产业所需使用的化学品主要包括其主材例如硅片、化合物半导体、掩膜版、抛光材料等，高纯化学品例如光刻胶蚀刻液等，不过由于先进制程半导体的项目所需的原材料一般不是进口就是少量的国产替代，而且经过调研表明，其物料的供应范围往往是比较大的，区别于一些农作物加工或者其他需要靠近原辅材料产地的行业（图1）。以项目为例，例如高纯化学品的厂商主要分布于江浙，而大硅片生产的例如中环分布于天津、内蒙古等地，因此半导体产业选址受制于原物料的程度较小。同时其产品运输也相对于其他行业对运输距离没有太高的要求。

图1 半导体芯片制造各工序所需材料

半导体园区选址受制于其电力水源的安全性，一般需要有两路进电和两路进水，半导体项目停电将引起巨大的损失，因此特别强调其电量大、要求用电可靠性高的特征，其用电负荷的性质主要为一、二级。如果选址所在位置只有一路供电，那落地企业就需自行增加柴油发电机或者UPS，增加企业的建设成本，同时对企业连续生产带来了不确定性[2]。

另外，由于部分企业的防微震要求，尽量远离高架震动比较高的地段，尽量应对产生振动的高速路、磁悬浮、机场要素进行回避，或与其保持一定距离。其制程使用的危险化学品，往往对周围居民会有一定影响，因此需要保持与周围居民区的卫生防护距离，例如某LED项目经常会使用到氨气，根据项目的存量其半致死半径达300m。

2.2 产业园的定位及入园企业的选择

国内不少芯片科技企业取得两位数增长，部分成熟的龙头企业的产值和利润更是翻番式增长。如今资本市场为半导体行业的发展提供了强有力的支撑，但这个过程中同时也出现了一些值得警惕的现象：除了量的增长，半导体行业也发生了质的转变，突出表现在以下三点。第一，以集成电路装备为例，目前国内超80%的市场份额依赖进口，尤其是光刻机对芯片制造“卡脖子”效应明显。第二，细分行业龙头上市，集成电路加速“补链”。第三，从芯片设计、制造、封装测试再到装备材料，集成电路产业链在这些环环相扣的环节中还有不足，仍有一定程度的发展进步空间。因此，半导体产业园的发展方向应瞄准我国半导体产业链的空白环节。部分企业尽管生产产值不大、规模有限，但只要是细分行业龙头，都是园区积极引进的目标[3]，半导体产业链如图2所示。

图2 半导体产业链图

许多地区会对半导体产业进行专项规划，会对引入的上下游企业的数量规模根据实际发展情况作出要求，这是项目定位的基本依据。当地已经有以集成电路芯片制造为龙头的企业，因此定位为当地集成电路进行补链的项目，主要引入以孵化为主的中小型集成电路企业，以对该地龙头企业进行补链，同时对该市的产业链进行梳理，梳理出该市中缺失的配套上下游行业门类。在此基础上对这些门类进行进一步筛分，例如封装材料包括有：丹邦科技、上海新阳、康强电子；半导体检测：精测电子、苏试试验；洁净室：亚翔集成、新纶科技；覆铜板：生益科技、华正新材；电容：宏达电子、法拉电子、江海股份、艾华集团等等。

2.3 产业园总体布局规划

半导体产业园规划应建设促进半导体企业高效生产且适合人才居住生活的完善且合理的功能系统。一般可将产业园中的功能需求定位为产业功能和配套功能两大基础板块，通过这两大板块的合理建构，从位置到比例分配，形成产业园功能构成的基础。产业功能又可以通过主导产业和辅助产业的区分，形成不同级别的功能配置；配套功能则要区分好生产性配套和生活性配套，为工作人员的生产生活需求提供高效适宜的服务。

半导体产业园在生产性配套服务设施的完善度可以很大程度提升对企业的吸引力， 企业的快速成长、激发技术创新活力的空间创建要基于高标准、高品质、高效使用的生产性配套服务设施。园区总平面布置应考虑合理安排人流、物流路线，减少流线交叉，合理布局，以笔者项目为例，半导体产业园会可分为三大区域：生产区、研发区域、生活区[4]。

生产区主要由厂房组成，位于地块中部一字排开布置。每个厂房占地约2000～4000m2，厂房大小搭配满足企业的灵活租赁，在符合使用功能、操作要求和生产流程的情况下，可通过连廊联合，以多层集中的方式布置。一般集成电路项目整体规模都较大，出于对产品爬坡的考虑，一般大型集成电路厂要分期建设, 要对市场开发、项目目标、金融方式等进行论证，从而确定项目分期开发面积，合理规划总平面图，确定生产与生活的分期开发比例。产业园要考虑到孵化及企业的成长，在一些创立初期的有潜力的企业，厂房的面积配套也应有各种灵活的配套方式，可以根据实际需求给予特殊的政策照顾，以提升对企业的吸引力，推动产业的创新发展，形成更合理的规划设计和分期开发模式。

集成电路产业是人才密集型产业，应该积极实现产城融合，满足人才的居住需求和丰富的生活服务设施的配备，以免形成钟摆式交通流对城市交通产生较大负担以及出现夜间空心化现象。同时也避免园区环境只有单调的厂房环境而没有丰富的生活环境气息，显得单调乏味，没有活力。因此，除了园区周边最好有城市的生活服务配套之外，园区自身建议配置一定比例的生活服务功能。居住配套和其他功能服务配套应便于研发办公人员的使用，要靠近主要人流出入口，与周边城镇和居住区联系便利，且应位于园区全年最小频率风向的下风侧。半导体产业园生产性配套功能对于专业产业技术平台的建立需求越来越高，创建平台可以起到降低企业的初创成本和经营风险的积极及高效的作用。平台为集成电路初创企业提供市场开发、金融投资、土地整备等方面提供技术支撑，也提供综合设计咨询、产业链环节规划、设备共享、人才引入等专业性内容。同时在平台上，各企业还能发起学习交流和教育培训的相关课程和活动。考虑地块沿街面的视觉效果，且与周边的商业服务相呼应，将研发区域置在地块视觉效果好的位置体现园区的高科技性[5]。

园区交通需考虑人车分流设置多个出入口，并充分考虑远期的建设要求，高效合理地组织货流和人流之间的关系，运输线路的规划应符合路径短捷、物流通畅、不产生折返的设计原则。园区内积极实施人、货分流，以避免运输繁忙的货流对人员进出的干扰，进而形成一个高效且以人为本的园区环境。同时要避免进出园区的主要货物流线与园区周边的城市道路干线产生流线交叉而影响城市交通。

园区内主干道宽应呈环形，主要围绕主厂房及仓库，为园区的主要通道，宽度7米及以上，生活区道路宽度为7m，道路面层均采用混凝土路面。另外为满足运输和消防要求，在主要建筑周边均需设置4m宽的环形通道。园区的小汽车停车位分布在生活区及研发中心地下室，应为集中停车，方便管理。

2.4 产业园单体厂房设计

集成电路生产中设计涉及到原辅料、成品等性质，项目厂房主体需采用丙类生产类别、二级耐火等级规划。因此为了提高土地的使用效率，又方便厂房的生产工艺平面的布置，园区规划厂房的建筑设计中以矩形平面为主。并且多层丙类二级电子工业厂房需要进行自喷设计，因此每个防火分区的建筑面积应控制在8000m2以内，控制单层面积在8000m2以内。同时要结合园区的孵化定位，以笔者之前做的项目为例，由于是以补链为主，因此入驻企业规模主要是中小半导体工业制造企业，为了加强集聚效应的优势，可以共同租用电子工业标准厂房，将有利于推动公用设施设备的共享，降低生产成本，提高空间的使用效率。

由于对生产环境洁净度要求较高，需设置FFU系统，有复杂的管道布置。充分的层高为动力管道布置预留空间，提供改造空间。底层设计层高相对较高，可以适应二次安装设备和物流运输需求，有助于有特殊生产要求的厂家的选择和入驻。由于产业园的企业的不确定性，为了不造成浪费，因此只对一层进行抬高，层高7米多，其余层满足大部分半导体企业的生产要求，大致5～6米不等。另外需包括建筑的防火分区、疏散、节能，给排水的消防水池水泵房、室外消火栓管网、喷淋管网，并尽可能预留暖通、电气的管井及屋面的冷却塔、废气塔位置，保证后期集成电路洁净厂房实施无须大的变动，充分保留进驻企业的改造空间，降低洁净装修成本。

半导体工业厂房的柱网布置往往要满足生产和使用，并考虑远期生产工艺升级或产品变更后的工艺要求变动，同时要满足经济合理。半导体行业往往生产制程需要满足洁净要求，因此厂房柱网设计的同时还需要确定变形缝的位置和做法。一般工业厂房使用的柱距模数为3m，因此一般工业厂房设计的柱跨为6m、9m、12m。半导体产业园由于要满足不同企业的使用需求，太小的柱跨不利于远期的发展，且限制了工艺布局，同时要保证其经济合理性，因此宜采用经济柱跨8m×9m。

半导体厂房的建筑层数常见为3～4层，楼面使用荷载10.0～15.0kN/m2。成品暂存库活荷载标准值10.0～15.0kN/m2，动力区活荷载标准值20.0kN/m2，上人屋面为2.0kN/m2，屋面冷却塔等设备区域活荷载标准值10.0～20.0kN/m2。同时在厂房的边跨预留有动力区的荷载，其余区域按统一的生产区预留即可。

2.5 产业园动力站配置

一般园区建设实行统一规划、统一供水、统一供电、统一供气、统一治污，进一步提高资源的利用效率，集约生产、降低生产成本，积极增强产品的竞争力。而半导体厂由于其生产的特殊性，且厂务系统繁多包括纯水、特气、大宗气体、供电、送回风、冰水、蒸汽、尾气处理等等，另外还要保证其系统运行的稳定，且需要企业对其运行数据的保密等考虑，一般都会自行配置其动力。

半导体产业园的废水一般成分较为复杂，废水种类较多，例如含氮、含氨、有机废水、含磷废水等，企业的预处理往往达不到市政的废水纳管标准，因此当地污水处理厂建设规划、污水接收能力及指标、建设进度是污水系统设计前期的重要研究内容。污水处理规模的大小要根据当地的具体情况确定，进而确定排污指标是一级还是二级或者三级，设立污水处理设施。采用统一的纳管标准，设置园区的集中废水处理站满足环保法规的要求，保证项目的顺利开展，例如笔者所参与项目即进行整体的废水处理站的设置，以满足后期企业废水的增加。

由于半导体使用的化学品种类繁多，大的分类即有酸、碱、有机、氧化性、毒性等等，如果将其储存于厂房的中间仓中，需要分割的储存房间较多且需要配置相应的消防及安全措施，且难以满足建规贮存一昼夜的要求；同时半导体企业大部分使用的为易燃易爆的化学品，其仓库为甲乙类建筑，如果在厂区内每家企业单独设置，需满足防火间距和防爆的需求，造成厂区的土地利用率较低。因此产业园区集中设置，并租赁给企业使用，统一管理，会大大降低企业成本并保证其储存的安全性。

3 结语

半导体产业园项目的建设涉及层面十分广泛，各环节的具体研究内容需要项目决策人员及技术服务人员深入探讨，研究中的真实性、科学性、适宜性是项目建设成败的关键。可行性研究报告是建设的重要基础文件，本文对半导体产业园可研报告的主要问题提出了见解，但在具体设计中还需要建设方根据地方实际情况、企业的投资目标和实力、建设项目的周期计划等实际情况，与可研报告编制方共同研究和协商，将因地制宜作为设计原则，在设计中强调灵活分析和优化。最终可以帮助项目建设中的技术层面上减少变更、审批办理中更为高效，更好地服务落地企业，为产业园的顺利投产运营等提供有益参考。