《集成电路晶圆制造能耗限额》编制说明

上海市地方标准《集成电路晶圆制造能耗限额》标准编制说明一、工作简介（一）任务来源本标准任务由上海市质量技术监督局于2017年7月28日下达，根据沪质技监标〔2017〕332号文，上海市地方标准《集成电路晶圆制造能耗限额》列入2017年上海市第二批（节能减排类）地方标准制修订项目计划第34项。（二）产业基本情况集成电路产业作为国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是培育战略性新兴产业、发展信息经济的重要支持，关乎国家核心竞争力和国家安全，其在信息技术领域的核心地位十分重要。上海集成电路产业是国内集成电路产业集聚度最高，产业链最为完整，创新能力最强，综合技术水平最高的地区之一，为国内集成电路产业发展起到了引领和示范的作用。上海集成电路行业在全国率先开展集成电路制造、封装能耗限额标准的制定与实施，对稳定和提高本市集成电路制造、封装企业的运营质量，推动和引领全国集成电路制造业的节能降耗、控制成本，具有深远的意义。地方标准《集成电路晶圆制造能耗限额》主要适用于我市集成电路芯片制造业。我市集成电路芯片制造业2017年的营收总额占全行业比重约为24%，这类企业也是集成电路行业中能耗最大的，主要包括中芯国际集成电路制造（上海）有限公司、上海华力微电子有限公司、上海华虹宏力半导体制造有限公司、台积电（中国）有限公司、上海先进半导体制造股份有限公司、上海新进半导体制造有限公司等。2010年制定该标准时，我市集成电路芯片制造企业主要以6英寸、8英寸生产线为主，而目前我市集成电路制造生产线中，12英寸正在运行的有2条、在建的有3条；8英寸正在运行的有8条、在建的有1条，6英寸正在运行的有3条。原标准已不适用目前的情况，依据实际情况分别设置12英寸、8英寸、6英寸晶圆生产线的单位产品能耗限额，是本次修订标准的主要工作。随着技术水平更高、工艺更复杂的芯片不断导入生产线，单位产品的能耗将会逐步增加，因此本标准将根据产业发展情况不断修订，不断完善。本次修改后的能耗标准仍将覆盖我市集成电路晶圆制造业所有企业，这些企业2017年晶圆生产总能耗接近30万吨标准煤。（三）预期的社会经济效果通过调查、测算和不断优化，确定了我市集成电路晶圆制造行业的能耗限额，一是约束了行业内各晶圆制造企业能耗管理，通过不断的技术改造和管理优化将企业总体能耗水平控制在标准允许的范围内，特别是随着企业运行、设备逐步老化，鞭策企业始终将严格执行能耗标准作为节能降耗的动力之一。二是该标准作为企业新进入晶圆制造行业的能耗技术门槛，要求企业在建立时就把采用新技术、新工艺、新方法作为初创企业必须要考虑的因素之一，提高企业的低能耗技术定位，以整体提高我市集成电路产业的节能降耗水平。总之，集成电路晶圆制造能耗限额标准的制订，将推动我市集成电路晶圆制造行业的能耗管理在全国处于领先水平，实现较好的社会经济效果。（四）起草单位上海市集成电路行业协会、上海市能效中心、中芯国际集成电路制造（上海）有限公司、上海华力微电子有限公司、上海华虹宏力半导体制造有限公司、台积电（中国）有限公司、上海先进半导体制造股份有限公司、上海新进半导体制造有限公司等。（五）主要工作过程上海市集成电路行业协会接获市质技监督局下达的任务后，即着手成立《集成电路晶圆制造能耗限额》标准起草组，标准起草工作由上海市集成电路行业协会、上海市能效中心、中芯国际集成电路制造（上海）有限公司、上海华力微电子有限公司、上海华虹宏力半导体制造有限公司、台积电（中国）有限公司等单位代表参加。2018年4月10日，标准起草组根据沪质技监标〔2017〕332号文的要求，制定了标准编制工作的各阶段工作计划并召开标准起草小组第一次工作会议，就工作目标、工作程序、时间节点进行布置，并将调研任务落实至参加单位。2018年5月完成主要企业的数据统计和工作组讨论稿.2018年6月上旬组织讨论完成征求意见稿并发给相关企业征求意见，并对征求意见稿进一步完善。2018年6月下旬将完善后的征求意见稿发给各相关企业进行第二次征求意见，并于2018年7月3日召开标准起草小组第二次工作会议，就标准修订过程中数据统计、修改方案、征求意见、主要问题的解决等进行了汇报讨论，形成了标准最终的修改方案。2018年12月上旬，通过分析、汇总反馈意见，在此基础上，完成《集成电路晶圆制造能耗限额》送审稿。二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据（一）制定标准的原则1、标准编写格式按照GB/T1.1的要求，引用标准采用最新版本。2、制定标准的目的是规范集成电路晶圆制造企业生产、指导企业节能减排工作，标准必须适应集成电路晶圆制造行业及企业的要求，满足行业、企业可持续发展的需要。3、标准的内容尽可能从实际应用出发，适合实际操作。（二）制定标准的主要内容标准的范围：本标准规定了集成电路晶圆制造能耗限额的术语和定义，集成电路晶圆制造能耗限额的技术要求、计算原则、计算范围及计算方法，技术与管理措施，各种能耗折算标准煤的原则。（三）确定标准主要内容的论据（地方标准的修订项目，应列出和原标准主要差异情况对比）根据GB/T12723-2008《单位产品能源消耗限额编制通则》的要求，针对DB31/506-2010《集成电路晶圆制造能耗限额》在标准制定和应用中存在的问题以及企业的现状进行了修订。1、本标准主要针对以下几方面问题进行了修改：1）原标准是2010年编制的，当时我市大多数集成电路制造企业都是8英寸和6英寸生产线，原标准采用统一的能耗限额指标尚能兼顾两类生产线的能耗水平。目前我市集成电路制造生产线中，12英寸正在运行的有2条、在建的有3条；8英寸正在运行的有8条、在建的有1条，6英寸正在运行的有3条。集成电路生产线的单位能耗随着晶圆尺寸的增大显著增加，显然原标准采用统一的能耗限额指标已不适用目前我市集成电路生产线的实际情况，本次标准修改在充分调查企业现状的基础上，针对6英寸、8英寸和12英寸三类生产线分别制订能耗限额的限定值、准入值和先进值，以更有针对性，也初步解决了近几年标准在执行过程中经常碰到能耗实测数据与标准差别较大的问题。2）集成电路晶圆制造单位能耗一般随着企业产能利用率的下降而增大，考虑这个因素，原标准中在计算单位能耗时引入了产能利用率修正系数。在标准执行的几年中，发现当产能利用率2 80%时单位产品能耗变化不大（企业生产处于景气状态），比较稳定，故这次将产能利用率修正系数在产能利用率280%时修改为1,<80%时修正系数随产能利用率降低逐步增大。3）在计算方法的描述中，将原标准大多数采用文字描述的情况修改为全部采用计算公式描述,但计算方法保持不变。4）力图使标准通俗易懂,在保持原意不变的情况下,调整修改了一些词句。具体修改内容详见附件1：《集成电路晶圆制造能耗限额》标准修订版与旧版修改内容对照表。2、晶圆能耗限额的限定值、准入值和先进值的修改依据与结果：目前，尚未查询到集成电路晶圆制造能耗指标的国际、国家、地方标准及相关数据，本次修改晶圆能耗限额的限定值、准入值和先进值无其他相关标准可以参照，主要是根据本市相关晶圆制造企业的三年实际数据，在原标准基础上适当修订制定。1）限定值的制定。主要考虑本市相关晶圆制造企业（6英寸厂2家企业、8英寸厂4家企业、12英寸厂2家企业）2015-2017三年的能耗实际数据，以及未来几年企业晶圆产品工艺难度逐步提升导致能耗增加的因素来确定限定值。未来几年晶圆产品工艺难度的提升主要体现在12英寸晶圆厂，12英寸厂2015-2017年主要晶圆产品为55-40纳米工艺，2018-2020年将逐步导入28-14纳米工艺，根据企业调查来看，40、28、14纳米的产品其工艺等级系数相对55纳米产品提高了1.11、1.29、1.86倍，相应能耗也将增大，因此目前确定的12英寸晶圆能耗限额的限定值将根据未来工艺等级更高产品的导入情况适当调整。本次标准修改后，限定值相对于原标准的1.5千瓦时/平方厘米（6、8英寸生产线共用一个标准），6英寸收紧了33.3%，8英寸收紧了13.3%，12英寸无原标准对照（原标准主要针对6-8英寸晶圆生产厂制定）。2）准入值和先进值的制定。原标准是将准入值和先进值合并为 1.1千瓦时/平方厘米，与原限定值1.5千瓦时/平方厘米减小了26.7%。本次修改将准入值和先进值分列但取值相同，原则是在修改后的限定值基础上加严20%-25%（6英寸加严了20%，8英寸加严了23.1%，12英寸加严了24.1%）确定准入值和先进值。本次标准修改后，准入值和先进值相对于原标准的1.1千瓦时/平方厘米，6英寸收紧了27.3%，8英寸收紧了9.1%，12英寸无原标准对照（原标准主要针对6、8英寸晶圆生产厂制定的）。修改后的集成电路晶圆制造单位能耗指标与被调查企业2015-2017三年的实际数据比较见下表：修订后单位能耗指标（千瓦时 /平方厘米） 企业调查数据（千瓦时/平方厘米）分类限定值准入值先进值产能利用率修正系数业2015年2016年2017年80%70%60%50%40%单位能耗产能利用率单位能耗产能利用率单位能耗产能利用率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、 与国内外相关法律、法规和标准相关情况的说明通过检索《上海标准化服务信息网》、《中国标准服务网——国家标准文献共享服务平台》，目前尚无可比的同类国际标准。四、 重大分歧意见的处理结果和依据无五、 废止现行有关标准的建议无。六、 设置强制性条款的理由本标准条款5中，限额指标是强制性指标，先进指标是非强制性指标。目前，在尚无可比的同类国家标准的情况下，参加制订标准的晶圆制造企业一致认为，制订能耗限额指标作为强制性指标有助于行业自律，制订先进指标作为企业努力达到的目标有助于企业持续改进，不断提高节能降耗水平。七、贯彻标准的要求和措施建议建议由市经济信息化委委托行业协会组织标准的宣贯工作。八、其他应予说明的事项无。标准起草组二O—九年六月二十日

附件1：《集成电路晶圆制造能耗限额》标准修订版与旧版修改内容对照表序号原标准内容现标准修改为（说明）11范围1范围本标准规定了上海集成电路晶圆制造能耗限额标准。本标准规定了上海市集成电路晶圆制造能耗限额标本标准适用于上海市地区集成电路晶圆制造企业， 其他准。单位也可参照执行。本标准适用于上海市集成电路晶圆制造企业。22规范性引用文件2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）件。适用于本文件。GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》GB/T2589《综合能耗计算通则》GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通GB17167《用能单位能源计量器具配备和管理通则》贝V》GB/T23331-2009《能源管理体系要求》GB/T23331《能源管理体系要求》33.1集成电路晶圆产品生产系统 IntegratedCircuit3.1集成电路晶圆产品生产系统 IntegratedCircuit(IC)WaferProductionSystem(IC)WaferProductionSystem以硅圆片为衬底通过“集成电路晶圆产品生产系统” 进将硅圆片通过必要的工艺加工过程，制成集成电路行掺杂（包括：扩散和离子注入）一-沉积（包括：物理气晶圆产品的生产系统。相淀积、化学气相淀积 、外延生长）一光刻（包括：衬制造集成电路的工艺加工过程主要是，以硅圆片为底准备、涂胶、软烘干、对准和曝光、曝光后显影、烘焙）衬底通过“集成电路晶圆产品生产系统”进行掺杂（包一蚀刻（包括：化学刻蚀、等离子体刻蚀）去胶化学机械括：扩散和离子注入）一-沉积（包括：物理气相淀积、平坦化等工艺。化学气相淀积、外延生长）一光刻（包括：衬底准备、每道工艺加工之间插入清洗等工序， 经过若干道工序后涂胶、软烘干、对准和曝光、曝光后显影、烘焙）一->完成一层加工，就在硅圆片表面留下一层材料的图案。 经过蚀刻（包括：化学刻蚀、等离子体刻蚀）一去胶一数十次类似的工艺流程加工， 在它表面留下了6-20层以上由化学机械平坦化等，经过多次类似的工艺加工过程，形多种材料组成的不同图案，这些多层图案有机地构成了某一成晶体管等兀器件图形结构，并通过金属化连接以构成种预期的电气功能。通过测试最终成为集成电路晶圆成品。了某一种预期的电气功能，通过测试最终成为集成电路这种从硅圆片通过近百台设备加工成集成电路晶圆片成品的加工系统称为集成电路晶圆生产系统。晶圆成品。43.2集成电路晶圆产品辅助生产系统 IntegratedCircuit3.2集成电路晶圆产品辅助生产系统Integrated(IC)WaferAuxiliaryProductionSystemCircuit(IC)WaferAuxiliaryProductionSystem为生产系统提供生产保障环境的系统称为辅助生产系为生产系统提供生产保障环境（如恒温、恒湿、恒统。例如：对生产环境提供恒温、恒湿、恒压、空气净化等压、净化空气等）的系统。包括动力、供电、机修、循的系统。辅助生产系统包括动力、供电、机修、循环供水、环供水、供气、采暖、制冷、仪表和厂内原料场地以及供气、采暖、制冷、仪表和厂内原料场地以及安全、环保等装置。安全、环保等装置。53.4集成电路晶圆产品生产界区 IntegratedCircuit3.4集成电路晶圆产品生产界区 IntegratedCircuit(IC)WaferArea(IC)WaferArea硅圆片等原材料和能源经计量进入工序开始， 到集成电从硅圆片等原材料和各种能源经计量进入工序开路晶圆成品的生产空间为生产界区。 由生产系统、辅助生始，到集成电路晶圆产品制成为止的生产空间。产系统、附属生产系统、工艺准备、工艺试验系统等部分组在生产界区内，生产系统、辅助生产系统、附属生成。产系统、工艺准备过程、工艺试验过程等都将对集成电

序号原标准内容现标准修改为（说明）路晶圆制造产生能源消耗。64计算范围和计算方法4计算方法74.1能耗数据计算范围集成电路晶圆制造单位产品综合能耗的计算范围是该企业在自然考核年度内生产出若干平方厘米的集成电路晶圆所耗用能量的总数。为了使标准执行工作操作简易可行，本标准统筹和兼顾各种产品的特性、各类工艺的差异和考虑到同国际接轨等因素，企业能耗分级指标不作精细考核。删去。8无4.1集成电路晶圆产品综合能耗 E按公式（1）计算E n kp（Ei ⑴i1式中：E 集成电路晶圆产品综合能耗（折算成电能），单位为千瓦时（kWh）；E. 集成电路晶圆制造使用第i种能源实物量，单位i为实物量单位；k 第i种能源的折电能系数（参见表A.1折标煤系数，并按0.1229千克标准煤/千瓦小时转换为折电能系数）；n 使用能源种类数。各种能源的热值及折算电能值以企业在统计报告期内实测值为准。没有实测条件的，应参照 GB/T2589《综合能耗计算通则》或表A.1（是GB/T2589各种能源折标准煤系数的一部分）确定折算系数。94.2能耗限额计算方法企业在自然考核年度内考核集成电路晶圆制造能耗使用的计算公式：集成电路晶圆制造能耗=综合能耗（折算成电能）/产出合格产品的总面积单位：千瓦小时/平方厘米（kWh/cm2）其中，综合能耗（折算成电能）二用电量+其他各种能源x各种能源折标系数/电力折标系数各种能源折标系数参照GB/T2589《综合能耗计算通则》4.2集成电路晶圆单位产品综合能耗 已人按公式（2）计算Ea—E/A ⑵式中：ea 集成电路晶圆单位产品综合能耗，单位为A千瓦时/平方厘米（kWh/cm2）;E 集成电路晶圆产品综合能耗，单位为千瓦时（kWh）;A 生产的各种集成电路合格晶圆产品的总面积，单位为平方厘米（cm2）。计算方法为合格晶圆总片数乘以晶圆的单片面积，其中， 150毫米晶圆单片面积为176.714平方厘米，200毫米晶圆单片面积为314.159平方厘米，300毫米晶圆单片面积为706.858平方厘米。104.3企业产能利用率（也称平均产能）计算方法企业产能利用率（也称平均产能） 企业在自然考核年度内的实际产出的合格产品（片） /建造时设计在自然考核4.3企业产能利用率按公式（3）计算l.-p/P0 ⑶式中：产能利用率$80%70%60%50%40%能耗指标修正1.001.11.21.31.40系数000序号原标准内容现标准修改为（说明）11「年度内能产出的合格产品（片）单位：百分数（%） i――企业产能利用率，单位为百分数（ %）；L1序号原标准内容现标准修改为（说明）11「年度内能产出的合格产品（片）单位：百分数（%） i――企业产能利用率，单位为百分数（ %）；L1P——企业在自然考核年度内，实际产出的合格晶圆产品数；——企业在