潔凈室工程主要包括潔凈室設(shè)計、施工和運行管理前后相關(guān)的三個環(huán)節(jié)。質(zhì)量源于設(shè)計,設(shè)計是核心。而潔凈工程的施工又區(qū)別于一般的建筑工程,包括圍護結(jié)構(gòu)(俗稱“房中房”);空調(diào)凈化系統(tǒng);供電、自控、弱電系統(tǒng);純水、特氣、物料供應(yīng)系統(tǒng);廢氣、廢水處理系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施。運行管理包括:實時檢測,人員培訓(xùn),設(shè)備維護,以保證受控的生產(chǎn)科研環(huán)境持續(xù)符合要求。三個環(huán)節(jié)涵蓋了空態(tài)控的生產(chǎn)科研環(huán)境持續(xù)符合要求。三個環(huán)節(jié)涵蓋了空態(tài)、靜態(tài)、動態(tài)三個占有狀態(tài);環(huán)境受控又融合了風(fēng)險評估、生產(chǎn)認證的概念和程序;加之潔凈技術(shù)跨行業(yè)、跨專業(yè)、跨學(xué)科的特點:使之潔凈室工程的難度和復(fù)雜性增加。因此對于潔凈室工程行業(yè)來說,優(yōu)化設(shè)計、現(xiàn)場施工環(huán)境的協(xié)調(diào)與管控、工程相關(guān)技術(shù)細節(jié)的經(jīng)驗積累,對客戶需求的理解和實現(xiàn),以及對設(shè)計變更的準備和響應(yīng)程度等都是衡量潔凈室施工團隊能力的重要指標。
1 我國潔凈室工程行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 行業(yè)市場規(guī)模
從目前我國潔凈室行業(yè)市場發(fā)展來看,電子信息、航空航天、精密儀器、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)的持續(xù)增長,極大地推動了潔凈室的市場需求,進而帶動潔凈室工程行業(yè)的大發(fā)展。根據(jù)中國電子學(xué)會綜合測算,2007年中國潔凈室工程行業(yè)整體市場規(guī)模為 217.14 億元,盡管其間受 2008 年全球金融危機的影響,部分行業(yè)需求下降,波及到潔凈室工程行業(yè),但 2009 年下半年起,受國家發(fā)布電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃、電子信息產(chǎn)品市場需求釋放等因素的影響,行業(yè)對潔凈室的需求迅速恢復(fù),使?jié)崈羰夜こ绦袠I(yè)市場回暖。截止到2011年整個潔凈室工程行業(yè)市場規(guī)模達到387.77 億元,五年間的年均復(fù)合增長率平均為 15.6%。
1.2 行業(yè)技術(shù)水平和特點
(1)更高的技術(shù)適應(yīng)性與靈活性
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很快,高科技的產(chǎn)品不斷出現(xiàn),尤其是電子工業(yè)的發(fā)展更是日新月異,像集成電路的發(fā)展兩三年就更新一代。IC芯片的發(fā)展遵循“摩爾定律”(Intel 公司創(chuàng)始人之一 Gordon E.Moore 1965 年預(yù)言),芯片上可容納的晶體管數(shù)目(即集成度)每18個月便可增加1倍。10年(2000年 -2010 年)間我國 IC的主流技術(shù)由 5 英寸、6英寸、0.5 μm 以上工藝水平提升到8 英寸 0.18μm~0.25 μm,12 英寸、110 nm~90 nm~65 nm。表征工藝水平的最小線寬(即特征尺寸 f e a tu r es i z e ),目前已進入納米(n m )級,“中芯國際”32/28nm 已取得關(guān)鍵技術(shù)突破,將在“十二五”中期進入量產(chǎn)。TFT-LCD 的發(fā)展速度更快,一二年就上一個臺階:北京京東方TFT-LCD薄膜體管液晶顯示器5代線(基板尺寸1100 mm×1300mm)剛投產(chǎn),即開始建設(shè)合肥京東方 6 代線(基板尺寸1500 mm × 1850 mm);不到 2 年又開始北京京東方8.5 代線(基板尺寸 2200 mm × 2500mm)的建設(shè)。目前中電熊貓正規(guī)劃 TFT-LCD 10代線(基板尺寸 2889 mm × 3130 mm)的建設(shè)。這就要求為其服務(wù)的高級別的潔凈室必須能適應(yīng)其發(fā)展速度,有極好的靈活性和適應(yīng)性,以滿足微電子、光電子等生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展進步的要求。建造一個潔凈廠房投入成本高,使用時間長,不是一二年就會拆掉重建。因此,在潔凈室設(shè)計與建造時必須考慮到生產(chǎn)工藝流程的不斷發(fā)展和變化,使?jié)崈羰揖邆涓玫倪m應(yīng)性和靈活性。對于潔凈室工程行業(yè)來說,在施工過程中,或者是在潔凈室使用過程中,都會因為生產(chǎn)工藝流程的改變引起的氣流組織、設(shè)備容量等方面的變化而導(dǎo)致設(shè)計的改變,而這種變更需要在前期設(shè)計時預(yù)留好變更的空間,否則將會為后期的改變埋下隱患。
(2)相關(guān)工藝復(fù)雜,技術(shù)風(fēng)險大
潔凈室通常用于對環(huán)境要求較高、工業(yè)流程復(fù)雜的高科技行業(yè),以及對人民群眾的生命健康造成威脅的醫(yī)療衛(wèi)生和食品行業(yè)。在潔凈室受控空間中,偶爾有一個大分子的出現(xiàn),或者是一個細菌的產(chǎn)生都會對成品率和人民的生命健康造成巨大的影響。如一個細菌如果得不到及時的處理,則可能在幾個小時之內(nèi)就會形成一個大的菌落;而大粒子的出現(xiàn)則有可能造成一批次產(chǎn)品的報廢,嚴重的情況下甚至導(dǎo)致潔凈室的報廢。而在氣流組織中,如果人員或半成品的流動造成了對潔凈室氣流的特殊擾動,就會打破潔凈室內(nèi)部氣流平衡,引發(fā)各潔凈區(qū)域之間氣流的串擾,造成難以估量的損失。
(3)設(shè)計和施工復(fù)雜,建造費用高
高級別潔凈室的建造費用很高,一般來說,優(yōu)于 100 級(FS 209)單向流的潔凈室,其室內(nèi)裝修(墻、頂、地、門、窗等)和空調(diào)凈化系統(tǒng)(包括制冷空調(diào)設(shè)備和管道配件、凈化設(shè)備和配件等)的初投資大約為人民幣 10000 元 /m2。如果加上純水制備設(shè)備和系統(tǒng)管道,純氣發(fā)生和系統(tǒng)管道,廢水治理設(shè)備和管道,消防系統(tǒng),供配電和自控系統(tǒng),真空清掃系統(tǒng),等等,其單位面積的建造投資費用高達 25000~30000 元 /m2。如此高的建造費用,也未必保證潔凈室的百分百合格,在龐大的潔凈室系統(tǒng)和潔凈環(huán)境的設(shè)計和施工過程中,潛在的問題多,未能受控的污染源,譬如少量的微粒、輕微的氣流擾動、微小的震動都會導(dǎo)致整個潔凈室的環(huán)境失控。潔凈室需經(jīng)過空態(tài)、靜態(tài)和動態(tài)的驗收,任何一個環(huán)節(jié)都可能存在風(fēng)險,同時,在工廠正式運作后,潔凈室出現(xiàn)問題的可能也很大。因此,潔凈室工程行業(yè)企業(yè)面臨巨大的技術(shù)風(fēng)險,以及后續(xù)潔凈室運行、維護和調(diào)試、檢測的壓力。
2 市場競爭狀況
2.1 金字塔式的市場競爭格局
目前,我國潔凈室工程行業(yè)已經(jīng)形成了金字塔結(jié)構(gòu)的市場競爭格局。在電子潔凈室工程等高端市場以國際領(lǐng)先企業(yè)和少數(shù)幾個國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)為主。一些在大陸投資設(shè)廠的國外企業(yè)會將其潔凈室建設(shè)交由與其有多年合作關(guān)系的國外公司承擔(dān),如歐美和日韓的一些半導(dǎo)體企業(yè)出于多年合作的關(guān)系,其在大陸投資的潔凈室項目常常由本國的一些有多年合作關(guān)系的企業(yè)建設(shè)實施。但是隨著我國相關(guān)潔凈室http://www.kuitupy.com/企業(yè)技術(shù)能力的提升,很多國外企業(yè)出于成本的考慮,已經(jīng)逐漸將其潔凈室交由我國的一些大型工程公司實施。
高端市場的競爭主要集中在設(shè)計創(chuàng)新、技術(shù)水平、工程整合、運營維護等方面服務(wù)能力的競爭,主要是以潔凈室工程的價值提供作為衡量施工方選擇的關(guān)鍵指標,促使?jié)崈羰夜こ绦袠I(yè)企業(yè)向以價值為競爭導(dǎo)向的技術(shù)積累和經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變。在低端市場,潔凈室要求不高,大量工程企業(yè)參與競爭,導(dǎo)致市場競爭以價格戰(zhàn)為主,利潤率低。一般來說,對潔凈室要求較高的是芯片生產(chǎn)、平板顯示器件制造、太陽能電池板和LED照明產(chǎn)品制造等電產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造;其次是醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)對潔凈室菌落控制的要求也對潔凈室提出了較高的要求;再次是食品、化妝品、石化等領(lǐng)域?qū)崈羰业囊螅涣硗猓娇蘸教?、精密機械加工對潔凈室也有相對特殊的要求。
2.2 國內(nèi)企業(yè)競爭態(tài)勢
隨著整個潔凈室工程行業(yè)競爭的日益加劇,大多數(shù)企業(yè)在整體競爭的基礎(chǔ)上不斷細分市場定位,在不同行業(yè)中爭取占據(jù)領(lǐng)先地位。例如,在電子信息領(lǐng)域,集成電路潔凈室工程設(shè)計方面一路領(lǐng)先的是信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院;液晶顯示器生產(chǎn)線潔凈室工程設(shè)計方面領(lǐng)先的則是中國電子工程設(shè)計院(CEEDI);而中國電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)公司與第四建設(shè)公司則在具體的工程實施方面有較強的優(yōu)勢和豐富的經(jīng)驗;碧海永樂、嘉合則主要集中在太陽能電池領(lǐng)域;相對而言,具有臺資背景的亞翔、漢堂因起步較早,因此在技術(shù)積累和現(xiàn)場施工經(jīng)驗方面比較突出。在醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)潔凈室工程方面市場占有率較高的企業(yè)則有中元國際、中國石化集團上海工程有限公司、海南靈鏡、江蘇久信、江蘇環(huán)亞、中國電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)公司與第四建設(shè)公司、上海朗脈等。目前,企業(yè)在競爭中逐漸形成了自己的核心競爭力(技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)特長、綜合實力),力求在整體競爭中占據(jù)有利地位,根據(jù)電子學(xué)會綜合評定,以市場占有能力和技術(shù)能力為依據(jù),編制了整個潔凈室工程行業(yè)的競爭態(tài)勢圖。但這只是一個市場宏觀動態(tài)趨勢圖,并不代表對公司的評價。
3 我國潔凈室工程行業(yè)發(fā)展趨勢和前景
3.1 市場前景:市場需求前景廣闊
近年來隨著我國電子信息、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天、精密儀器、化工、食品等行業(yè)的持續(xù)增長,我國潔凈室工程行業(yè)正迎來一個新的發(fā)展期,市場需求規(guī)模不斷擴大。特別是新版GMP-2010的發(fā)布和醫(yī)療改革的實施,極大地推動醫(yī)藥制造和食品行業(yè)的潔凈室需求及醫(yī)療受控環(huán)境的需求,從而帶動整個潔凈室工程行業(yè)市場規(guī)模的擴大,行業(yè)的景氣將會因市場對潔凈室需求的旺盛得到較長時間的維持。根據(jù)中國電子學(xué)會的預(yù)測,到 2016 年,我國防靜電超凈技術(shù)產(chǎn)品的市場規(guī)模將由2011 年的387.77 億元增至 945.72 億元,年均復(fù)合增長率在19.52% 左右。行業(yè)市場規(guī)模的持續(xù)擴大為行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)提供了巨大的發(fā)展機遇。
3.2 市場競爭:由價格競爭轉(zhuǎn)向價值競爭
隨著電子產(chǎn)品的集成化、精密化、?。ㄎⅲ┬突⒐δ芑融厔?,對元器件的可靠性要求越來越高,電子信息制造業(yè)對潔凈室的要求標準也更加嚴格。微量(?。┑呐K污或微弱的靜電都有可能造成元器件產(chǎn)品良品率的大幅降低,直接影響公司的效益。目前硬盤磁頭的靜電壓閾值已經(jīng)下降到3V以內(nèi),部分IC的封裝環(huán)境要求達到Class10(FS 209)甚至 Class 1(FS 209)的水平。電子信息行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和高性能要求促使?jié)崈羰夜こ绦袠I(yè)企業(yè)由價格競爭轉(zhuǎn)向技術(shù)競爭,只有具備技術(shù)研發(fā)、自主創(chuàng)新能力的企業(yè)才能滿足客戶需求而持續(xù)發(fā)展,才能設(shè)計和建造符合要求的高端的潔凈室,相關(guān)技術(shù)和服務(wù)能力的提升將成為未來市場競爭的焦點。
3.3 市場需求:向節(jié)能方向發(fā)展
潔凈廠房是我國的耗能大戶之一。據(jù)不完全統(tǒng)計,潔凈室的能耗是一般寫字樓的10~30倍。我國的8英寸芯片廠,潔凈室單位面積能耗比美國同類型工廠高 15%(美國耗能 1.28 kW/m2~ 1. 6 3kW/m2,而中國耗能 1.48 kW/m2~1.93 kW/m2)。以上海某知名芯片廠為例,其全年耗電量的51%是用于潔凈室運行及相關(guān)的維護,如果將這51% 的能耗合理降低,對企業(yè)來說就意味著利潤的增長。因此,潔凈室下游相關(guān)行業(yè)企業(yè)越來越重視潔凈室的節(jié)能問題。這就要求潔凈室工程行業(yè)企業(yè),從客戶需求出發(fā),從設(shè)計理念、建造施工、設(shè)備配備及運行等各個方面進行節(jié)能設(shè)計,只有采取全方位的節(jié)能技術(shù),整個潔凈室行業(yè)才能持續(xù)、良性發(fā)展。
3.4 技術(shù)走勢:向空氣分子控制等高端潔凈室工程
技術(shù)發(fā)展
空氣分子污染AMC作為IC工廠所關(guān)心的問題于 20 年前最先由日本人提出,近年來,世界 IC卡技術(shù)發(fā)展迅速, IC 芯片日益微型化,目前已經(jīng)有直徑為0.4 mm的世界最小的非接觸型無線射頻識別芯片。AMC對當前的IC生產(chǎn)其潛在的污染比粒子污染要廣泛多,粒子污染控制只需要確定粒徑及個數(shù),但對 AMC 控制而言,除了受芯片線寬的縮小而變化外,并受工藝、工藝設(shè)備、工藝材料及傳送系統(tǒng)等的影響;更有甚者用于某一工序的各種工藝材料(化學(xué)品、特種氣體等)在很多情況下其微量的分子殘余對下一工序往往可能就是污染物。
因此,IC生產(chǎn)過程中的某些加工工序及工序間的材料傳送和存放環(huán)境中,AMC 已成為嚴重影響成品率的重要問題,AMC 分子控制技術(shù)成為潔凈室設(shè)計與施工建設(shè)的主流趨勢。目前,國內(nèi)的潔凈室工程行業(yè)企業(yè)中已經(jīng)開始從事此方向的研究。