高科技廠房安全與環境監控

台積電300mm Fabs廠務處處長莊子壽。

在各種高科技廠房的管理經驗中，晶圓廠的安全與環境監控對台灣科技產業發展尤其重要。台積電300mm Fabs廠務處處長莊子壽指出，根據SEMI的研究報告；預估全球晶圓廠產能在2015年時，每個月產能將會到1,700萬片(8吋)，而這個數量約當是台積電的年產量。2014年台灣晶圓製造的產值，可望達到新台幣1.2兆元，由此可見，晶圓廠的工安管理對台灣經濟發展的重要性。

晶圓廠對半導體設備採購的影響，自然也不在話下。莊子壽指出，台灣近幾年來一直是半導體設備採購量最大的地區，如2014年的半導體設備採購量應可超過100億美元，2015及2016年的採購量成長速度，更是全球設備採購量最大的地區。

如此龐大的設備採購量，自然與晶圓廠的獲利有關。莊子壽認為晶圓廠想要獲利，首先就是要盡早進入新世代技術的市場，但得先具備技術能力，不是光靠投資就做得出來。此外，建廠的工程時間非常重要，因為愈早進入市場，才能獲得比較高的利潤。

但由於晶圓製造技術的變化非常快，莊子壽強調，晶圓廠的生產線，必須具備追求高單價市場的彈性，因此廠房設計相當重要。其他獲利的關鍵，還包括晶圓良率、生產線良率、高設備使用率等。

此外，生產線必須持續運轉，才能提高資產周轉率，致力於成本控制的管理，更是其中的關鍵。但莊子壽強調，前述的獲利機會，其實都是要建構在廠房安全及環境永續的基礎上。

所以要管控高科技廠房，自然就得了解風險特徵，才能掌握廠房的設計基本原則。莊子壽指出，晶圓廠房本身、設備及半成品的價值高，且風險集中，加上每日的產值高，營運中斷的損失相當大，工廠營運更是相當依賴自動化及現代科技，加上廠房內使用特殊性氣體及化學品的種類繁多，這些因素都構成晶圓廠的風險特性。

因此，晶圓廠廠房設計的基本原則，首先就是安全；包括人員及資產的安全，同時還應具備完整的即時監控系統及專責管控人員。在營運方面，由於設備太過昂貴，必須設法做到將產能極大化，全天生產，全年無休。因此，不但不允許非計畫性的停機，生產線進行調整或擴充時，生產也不可中斷，因此系統設計必須符合N+1(備援)原則。

莊子壽指出，高科技廠房如要做好資產保護，那就不可忽略中小型地震防護能力，因為與大地震發生的機率相比，碰到中小型地震的可能性會更高，而且設計的防護方向也不一樣，包括耐震規範、廠址特性、數值模型的探討，都需要特別注意。

另外，建立地震預警即時資訊系統，爭取最快應變時間，可以減少損失。至於火災防護方面，莊子壽指出目前的消防系統設計與防火設施功能，都已相當成熟，但需要注意驗證方法，才能確保消防系統能夠達到原先設計的目標。

但高科技廠房在工程實務方面，會遭遇不少的挑戰。莊子壽指出，建廠的基本現象，包括時間及預算不足、設計圖說不完整、需求不斷變更(因為製程一直在變)、工程介面複雜繁瑣、重疊施工等。

即使建廠過程挑戰重重，但由於安全與品質絕對不能妥協，莊子壽指出，唯有透過視覺化管理工具，例如應用建築資訊模型(BIM)專案管理系統，讓廠房安全專家可以盡早參與廠房規劃、設計的討論，才能讓高科技廠房規劃設計至最低的風險 (Design to Minimum Risk)。

至於工廠安全設計方面，在人員安全保護設計方面，需要注意門禁安全設計、主動及被動防護；在廠房財產安全設計方面，則要從廠區配置開始，因為只要設備放錯位置，就可能會出問題，其他要注意的地方，還包括防火？防爆的區劃設計，可以將災害問題控制最小範圍。

要確保工廠安全設計符合目標，可以參考具公信力的國際認證。莊子壽指出，台積電目前是採用ACE保險公司的認證，共有27項考核項目，台積電不但全部拿到AAA，平均值遠超過亞洲地區，包括大陸、南韓、新加坡等國的廠房。

莊子壽指出，相較於亞洲地區其他國家的廠房，台積電在緊急應變計畫方面的表現非常好，如自動灑水頭設計、有毒氣體供應系統、製程設備防護、潔淨室煙霧控制等，都是其他業者相對表現比較弱的地方。

至於超大晶圓廠廠房規劃方面，莊子壽指出，首先要做好廠區配置，尤其是防火阻絕設計，如建築物之間要有足夠的距離，如果無法分開距離，結構物之間就要有防火牆(至少隔絕火災兩小時)，或是透過走道設計，將區域分開來，也可以達到災害控制的目的。

在有害物質方面，則是不能跟主建物的結構結合在一起，應該是附掛在廠房外面或是放置在開放空間，才不會釀成災禍。莊子壽強調，同時還要考慮人員撤離動線、消防水池，建築物結構體能否降低中小型地震對生產線的影響。

但廠房就算做好安全設計，莊子壽認為，能否落實管理，難度其實不亞於設計。台積電為此成立台積電緊急應變中心(ERC)，除24小時專業值班人員監控廠區安全外，同時還設置完善的緊急應變監控設施及應變器材，才能對火災、氣體洩漏、化學品翻灑等異常事故時，提供最快速的應變支援。

莊子壽提醒，定期執行緊急應變小組成員戰技訓練非常重要，因為只要一段時間不操練，可能就會忘掉如何執行，透過定期演習，才能在碰到真正狀況時，妥善應變。

而在環境監控方面，廠房必須深耕節能技術及創新能源使用管理，達到永續環境設計(Design to Sustainable Environment)的目標，如發展廢水、廢酸、廢棄物回收技術，建立資源回收使用的良性循環。

莊子壽也建議產業應該要發展下一代的環境監測管理系統，以全面、即時、精確管理所有環境管控參數。例如發展智慧化用水、用酸平衡系統，自動監管所有廢水和廢酸的流向。

最後，莊子壽強調：創新與改變是產業發展的主軸，廠務管理必須配合多變的技術發展與時俱進。如建築資訊模型及物聯網技術的發展與應用，將會是高科技廠房提升工業安全與環境監控品質的利器。安全的廠房與環保的設施，是企業對社會應該要負的責任，因此廠房工程應致力提升「廠房安全」及「清潔生產」的能力。