微观世界的堡垒:晶圆厂的复杂安全问题

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文 | 半导体产业纵横 文 | 半导体产业纵横 9月存储制造商美光位于中国台湾台中后里的三厂近日发生不明气体外泄事件。 事故发生后,厂区立即启动应急广播并紧急疏散员工。尽管如此,仍有12名现场人员因吸入气体产生不适,被送往医院接受治疗。 经初步调查,事故起因为一楼废酸液(含双氧水与盐酸)回收管路破裂,导致气体外泄。此次事件未涉及毒化物使用和贮存区域,因此未被认定为毒化物泄漏事故。 美光公司表示,始终致力于为员工及合作承包商提供安全、受保障的工作环境,但未明确回应此次事故是否对产线及产能造成影响。 目前,中部科学园区管理局已要求美光台中三厂停工检查,待调查结果出炉并完成改善后方可复工。环保局也表示,正在核查美光的应急措施是否符合规定,若违反《空气污染突发事故紧急应变措施计划及警告通知作业办法》,将依法处以最高2000万元新台币的罚款。 Fab不仅是技术创新的殿堂,更是一个需要应对全方位、多层次安全挑战的“微观堡垒”。其安全问题直接关乎国家经济、科技竞争力和国家安全。 精密之衡—— 生产与环境安全 在制作晶圆或半导体器件的过程中,是会用到酒精等易燃易爆化学试剂;晶圆加工的熔炉,温度高达上千度;一点小失误,就会擦枪走火。可见,本行业是“易上火体质”。 近年来,半导体行业气体泄漏事件时有发生,其中不乏美国、日本、韩国等知名半导体制造企业,由此衍生出的爆燃、光刻机损毁、超净车间毁坏、晶圆批量报废、人员伤亡等事故。 2012年10月19日,位于南京溧水石湫镇南京华特硅材料有限公司发生硅烷气体泄漏导致燃爆起火,经过消防队员两个多小时的奋战,大火最终被控制。事故没有造成人员伤亡。 2013年9月4日,韩国海力士半导体位于江苏无锡新区锡兴路与泰山路东南侧的厂区发生大火。据无锡市政府新闻办官方微博“无锡发布”消息,事故是因为海力士公司生产车间气体泄漏,引发车间屋顶排气洗涤塔管道的保护层着火。 2021年1月13日, 据韩国警方和消防部门通报,LG显示器公司位于首尔以北坡州市的P8面板工厂发生铵类有害化学物质泄漏事故,导致工厂内7人受伤,其中2人伤势严重! 2021年4月6日韩国半导体制造商SK海力士旗下的一座工厂,发生了氢氟酸泄漏事故,导致3名工人受伤。 2021年5月1日,汕尾市精新科技有限公司在信利半导体有限公司26厂房一楼清洗EDI(电子去离子)系统纯水箱过程中发生窒息事故,致4人死亡,直接经济损失约480万元。 2023年8月15日,台南市一间半导体设备厂发生一起毒气泄漏事件,363人疏散,未造成人员伤亡。 展开全文 半导体行业涉及的易燃、有毒有害气体 晶圆厂(Fab)是一个高度复杂但同时潜藏大量高危因素的地方,虽然表面看起来是洁净、自动化的高科技车间,但其背后涉及高温、高压、毒气、强腐蚀性化学品等潜在危险。 在半导体生产制造过程中,特种气体是仅次于硅片的第二大制造材料,品类多达上百种,被誉为“芯片血液”。主要应用于光刻、刻蚀、成膜、清洗、掺杂、沉积等芯片制造工艺之中。与此同时,在半导体生产制造过程中,还可能产生酸性废气、碱性废气、有机废气、一般尾气等气体。在工作环境中的允许浓度极微,这些气体一旦发生泄漏,会对身体产生极大的伤害。 易燃性气体一般指可发生自燃、易燃的可燃气体。如氢气H2,氨气NH3,磷化氢PH3等; 毒性气体是指对人体有害、有毒的。如砷化氢AsH3、磷化氢PH3、硅烷SiH4、溴Br2、氟F2、氰化氢HCN、氟化氢HF等; 惰性气体一般不会直接对人体产生伤害,但惰性气体具有室息特性,在密闭空间若发生泄漏会使人室息而造成工伤事故。如六氟乙烷C2F6、四氟甲烷CF4等; 氧化性气体有较强的氧化性,一般同时具有其他特性,如毒性或腐蚀性等,如三氟化氯CIF3、三氟化氮NF3等。 氢气(H₂):氢气是一种常见的用于某些特殊溅射工艺或设备清洗的气体。它具有极易燃的特性,其燃烧范围很宽,在空气中的体积分数为4.0% - 75.6%时,遇到火源就会发生剧烈燃烧。在半导体制造环境中,即使是一个小的静电火花或者高温表面,都可能引发氢气燃烧,导致火灾甚至爆炸。例如,当氢气泄漏到一个封闭的、有潜在火源的空间(如电气设备附近)时,危险系数会急剧上升。 硅烷(SiH₄):硅烷是一种高度易燃的气体,用于化学气相沉积(CVD)工艺,该工艺有时与溅射工艺协同用于半导体制造。硅烷在空气中能自燃,自燃温度约为420℃,一旦泄漏,容易被周围环境中的热源(如设备运行产生的热量)点燃,引发火灾。 甲烷(CH₄):甲烷用于硅片的生长和刻蚀过程,其燃点较低,在空气中的浓度达到一定值时,遇明火易发生爆炸。 乙炔(C₂H₂):乙炔在一些特殊的半导体表面处理工艺中使用,属于易燃易爆气体,爆炸极限范围较宽,在空气中体积分数为2.5%-82%时都可能发生爆炸。在含有乙炔的系统中,如果气体压力过高、温度异常或者遇到强烈的震动等情况,都可能引发爆炸。特别是在半导体制造车间这种存在大量电气设备和精密仪器的场所,乙炔爆炸可能会造成严重的设备损坏和人员伤亡。 磷化氢(PH₃):磷化氢是一种无色、剧毒且易燃的气体,主要用于硅烷外延的掺杂剂和磷扩散的杂质源。它与空气混合可形成易燃的混合物,具有爆炸风险。 乙硼烷(B₂H₆):乙硼烷是一种窒息臭味的剧毒气体,极易燃,常温下为无色气体,可用作半导体工业的掺杂源。 砷化氢(AsH3):有剧毒,用于半导体工业中,如外延硅的N型掺杂、硅中N型扩散、离子注入、生长砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)以及与某些元素形成化合物半导体。 Fab如何构建“纵深防御”体系 面对天生的“易上火体质”和复杂的“气体攻防战”,现代Fab并非坐以待毙。它通过构建一套堪比核电站或生物实验室的“纵深防御”体系,将危险层层拦截,确保这座创新殿堂的平稳运行。 第一道防线:物理隔离与工程控制(被动防御) 空间分隔:将最高危的区域(如特气间、化学品供应站)与主生产区(Ballroom)通过防火墙、防爆墙物理隔离,即使发生事故,也能将其控制在最小范围内。 专属管道与输送系统:所有化学品和特殊气体都通过双套管(Pipe-in-Pipe)输送。内管输送介质,外管(Scabbard)充入惰性气体或连接抽气系统,一旦内管泄漏,危险物质会被立即抽走或警示,防止进入Fab环境。 就地处理系统(Scrubber):每一台使用危险气体的设备都直接连接着“尾气处理器”。工艺产生的有毒、易燃废气在排出前就被转化为无害或低害物质,这是防止气体外泄至厂区的核心关卡。 第二道防线:监测与预警(主动侦察) “电子鼻”网络:Fab内遍布着成千上万个不同气体的传感器(GDS, Gas Detection System)。它们像哨兵一样7x24小时监测空气中特定气体的浓度,一旦达到预警阈值,立即在中央控制室报警。 联锁系统(Interlock):这是一套“如果…就…”的自动逻辑。例如:“如果氢气传感器报警,就自动关闭氢气总阀门”、“如果火警触发,就自动切断该区域的电源和气源”。联锁系统是避免人为反应不及、实现瞬时自动响应的关键。 第三道防线:流程与人员 严格的准入与操作流程(SOP),进入特定区域需要特殊授权,任何操作,哪怕是更换一个气瓶,都必须遵循详细的SOP,确保每一步都可控。另外,常态化应急演练:定期举行全厂范围的泄漏、火灾、地震演练,让每一位员工都清楚在不同警报响起时“该做什么,不该做什么,往哪里疏散”,将应急反应变成肌肉记忆。 美光事件中的管路破裂,正是对第一道防线完整性的考验,而应急广播和疏散,则是第三道防线的启动。这套体系的核心在于,承认任何单一环节都可能失效,因此通过多层备份与智能联动,确保即使一道防线被突破,后续防线仍能有效响应,将事故扼杀在萌芽状态,从而维系着精妙而脆弱的平衡。返回搜狐,查看更多

北京市:市辖区:(东城区、西城区、朝阳区、丰台区、石景山区、海淀区、门头沟区、房山区、通州区、顺义区、昌平区、大兴区、怀柔区、平谷区、密云区、延庆区)

天津市:市辖区:(和平区、河东区、河西区、南开区、河北区、红桥区、东丽区、西青区、津南区、北辰区、武清区、宝坻区、滨海新区、宁河区、静海区、蓟州区)

河北省:石家庄市:(长安区、桥西区、新华区、井陉矿区、裕华区、藁城区、鹿泉区、栾城区、井陉县、正定县、行唐县、灵寿县、高邑县、深泽县、赞皇县、无极县、平山县、元氏县、赵县、石家庄高新技术产业开发区、石家庄循环化工园区、辛集市、晋州市、新乐市)

唐山市:(路南区、路北区、古冶区、开平区、丰南区、丰润区、曹妃甸区、滦南县、乐亭县、迁西县、玉田县、河北唐山芦台经济开发区、唐山市汉沽管理区、唐山高新技术产业开发区、河北唐山海港经济开发区、遵化市、迁安市、滦州市)

秦皇岛市:(海港区、山海关区、北戴河区、抚宁区、青龙满族自治县、昌黎县、卢龙县、秦皇岛市经济技术开发区、北戴河新区)

邯郸市:(邯山区、丛台区、复兴区、峰峰矿区、肥乡区、永年区、临漳县、成安县、大名县、涉县、磁县、邱县、鸡泽县、广平县、馆陶县、魏县、曲周县、邯郸经济技术开发区、邯郸冀南新区、武安市)

邢台市:(襄都区、信都区、任泽区、南和区、临城县、内丘县、柏乡县、隆尧县、宁晋县、巨鹿县、新河县、广宗县、平乡县、威县、清河县、临西县、河北邢台经济开发区、南宫市、沙河市)

保定市:(竞秀区、莲池区、满城区、清苑区、徐水区、涞水县、阜平县、定兴县、唐县、高阳县、容城县、涞源县、望都县、安新县、易县、曲阳县、蠡县、顺平县、博野县、雄县、保定高新技术产业开发区、保定白沟新城、涿州市、定州市、安国市、高碑店市)

张家口市:(桥东区、桥西区、宣化区、下花园区、万全区、崇礼区、张北县、康保县、沽源县、尚义县、蔚县、阳原县、怀安县、怀来县、涿鹿县、赤城县、张家口经济开发区、张家口市察北管理区、张家口市塞北管理区)

承德市:(双桥区、双滦区、鹰手营子矿区、承德县、兴隆县、滦平县、隆化县、丰宁满族自治县、宽城满族自治县、围场满族蒙古族自治县、承德高新技术产业开发区、平泉市)

沧州市:(新华区、运河区、沧县、青县、东光县、海兴县、盐山县、肃宁县、南皮县、吴桥县、献县、孟村回族自治县、河北沧州经济开发区、沧州高新技术产业开发区、沧州渤海新区、泊头市、任丘市、黄骅市、河间市)

贝森特直指美联储存在“使命蔓延”与“机构臃肿”的问题,将其比作“逃出实验室的致命病毒”,要求展开无党派审查并剥离其银行监管权。 美国财政部长贝森特上周五呼吁对美联储进行全面改革,称这家央行正受“使命蔓延”(mission creep)与“机构臃肿”(institutional bloat)问题困扰。 在《华尔街日报》(The Wall Street Journal)发表的一篇措辞尖锐的评论文章中,贝森特将美联储比作“逃出实验室的致命病毒”,认为必须将其“重新关进牢笼”。 这篇文章发布之际,特朗普政府正试图通过“宣称总统有权解雇美联储理事”来掌控美联储理事会。此前,特朗普曾持续数月施压美联储主席鲍威尔要求降息,随后又以“涉嫌抵押贷款欺诈”为由解雇美联储理事库克。目前,库克已提起诉讼,阻止特朗普的解雇。 若库克被迫离职,且特朗普的经济顾问斯蒂芬·米兰(Stephen Miran)获得参议院批准,那么特朗普提名的人选将在美联储理事会7个席位中占据4席多数——这意味着他们可推动利率政策与银行监管领域的全面变革,也将让“美联储是否独立于白宫”的问题陷入争议。 分析师表示,贝森特的文章旨在为“掌控美联储”提供合理性依据。 一本关于美联储独立性的书的合著者马克·斯宾德尔(Mark Spindel)表示,“这一切都是为了掌控政府中最具权力的机构。” 美国国会在设立美联储时,特意设计了限制白宫影响力的机制:美联储理事任期为14年,且任期交错,需经参议院批准;仅在有“正当理由”(for cause)的情况下,才能解雇美联储官员。 贝森特在文章中称,美联储已失去美国民众的信任,“必须重新树立作为独立机构的公信力,专注于实现通胀稳定、失业率低、利率温和的核心目标”。 他呼吁对美联储展开“独立、无党派的全面审查”,并提议剥离美联储对美国银行业的监管权。 2008年金融危机后,国会曾短暂考虑过一项由民主党提出的“剥离美联储银行监管权”提案,但最终反而大幅扩大了美联储的监管权限。 2008年金融危机中,美国银行业“大而不倒”的问题暴露,国会因此赋予美联储更严格的监管权力,包括对大型银行实施压力测试、设定资本金要求等。 “在所有银行监管机构中,美联储权力最大、权限最广,”研究公司资本阿尔法伙伴(Capital Alpha Partners)董事总经理伊恩·卡茨(Ian Katz)表示。 根据贝森特的改革计划,美联储应仅专注于“宏观经济监测、最后贷款人流动性支持与货币政策制定”三大领域。 贝森特提议的改革需通过立法实现,但卡茨认为,国会“极不可能”据此采取行动。 在利率政策方面,贝森特表示,美联储在经济衰退时“通过资产负债表政策降息”的做法,“仅应在真正的紧急情况下使用”。 展开全文 他指出,资产负债表政策已直接影响“经济中哪些部门能获得资金”,“干预了本应属于市场与民选官员的领域”。 贝森特称:“权力扩张催生了华盛顿的一种风气——在财政决策失误后,政府依赖美联储来‘兜底’。” 以下为《华尔街日报》刊登的贝森特所著文章的精简版。 正如我们在新冠疫情期间所见,实验室培育的实验产物一旦逃出牢笼,便可能造成巨大破坏,且难以收回。2008年金融危机后,美联储推出的“非常规”货币政策工具,也以类似方式改变了其政策体系,带来了难以预测的后果。 美联储的新运作模式,本质上是一场“功能增益”(gain-of-function)货币政策实验。非常规政策的过度使用、使命蔓延与机构臃肿,正威胁着央行的独立性。美联储必须改变方向:其标准政策工具已变得过于复杂,难以管理,且理论基础存在不确定性。而目标明确、简单可衡量的工具,才是长期实现更好政策效果、维护央行独立性的最清晰路径。 人们或许会认为,2008年后推出的新工具与金融市场集中化,能让美联储更精准地判断经济走向;至少,这些新增职能应能让美联储更有效地引导经济。但事实并非如此:2009年,美联储预测2011年美国实际国内生产总值(GDP)增速将达到4%,但实际增速仅为1.6%。那段时期,美联储两年期GDP预测累计高估规模超过1万亿美元。反复的预测失误表明,美联储对自身能力与扩张性财政政策的刺激效果过于自信。当特朗普政府转向减税与放松监管政策时,美联储的预测又过于悲观——这暴露了其对有缺陷模型的依赖,以及对供给侧效应的忽视。 2008年金融危机期间及之后的多次干预,实际上为资产持有者提供了“隐性兜底”。这种有害循环导致国家财富向“已拥有资产的群体”集中:企业领域中,大公司通过锁定低息债务蓬勃发展,而依赖浮动利率贷款的小公司则在利率上升时陷入困境;房主因固定利率抵押贷款,房产价值大幅上涨且基本不受利率影响;与此同时,被排除在资产市场之外、受通胀冲击最严重的年轻家庭与低收入家庭,却错失了资产增值的机会。 美联储未能实现通胀目标,导致阶层与代际差距扩大。其试图通过“财富效应”刺激增长的做法,最终适得其反。金融分析师凯伦·佩特鲁(Karen Petrou)在2021年出版的《不平等的引擎》(Engine of Inequality)一书中写道:“极端的不平等清晰表明,财富效应对富人极为有效,却给其他人带来了更严重的经济困境。” 美联储影响力的扩大,对其独立性产生了深远影响。通过将职权延伸至传统上属于财政部门的领域,美联储模糊了货币政策与财政政策的界限。央行的资产负债表政策直接决定“哪些部门能获得资金”,干预了本应属于市场与民选官员的领域。而与财政部债务管理的纠缠,让人怀疑货币政策正被用于“满足财政需求”。 美联储的权力扩张催生了华盛顿的一种风气:在财政决策失误后,政府依赖美联储来“兜底”。当总统与国会的政策失灵时,他们期待的是美联储干预,而非承担责任。这种“别无选择”的局面,滋生了不负责任的扭曲激励。 监管越界进一步加剧了问题。《多德-弗兰克法案》(Dodd-Frank Act)大幅扩大了美联储的监管范围,使其成为美国金融业的主导监管者。15年后的今天,结果令人失望:2023年硅谷银行倒闭事件,暴露了“货币政策与银行监管职能合并”的风险。如今,美联储既监管银行、向银行放贷,又决定银行的盈利逻辑——这种不可避免的利益冲突模糊了责任边界,也危及了自身独立性。 更合理的框架应重建专业化分工:赋予联邦存款保险公司(FDIC)与货币监理署(OCC)主导银行监管的权力,而让美联储专注于宏观经济监测、最后贷款人流动性支持与货币政策制定。 美联储独立性的核心是公信力与政治合法性——这两者都因其“超越使命范围”而受损。过度干预导致了严重的分配失衡,削弱了公信力,也威胁了独立性。展望未来,美联储必须减少其对经济造成的扭曲:量化宽松(QE)等非常规政策仅应在真正的紧急情况下,与联邦政府其他部门协调使用。此外,还需对美联储整个机构展开“坦诚、独立、无党派的全面审查”,涵盖货币政策、监管、沟通、人员配置与研究等所有领域。 美国当前面临短期与中期经济挑战,同时还要应对“央行将自身独立性置于危险境地”的长期后果。美联储的独立性源于公众信任,因此必须重新致力于维护美国民众的信心。为保障自身未来与美国经济稳定,美联储必须重新树立“独立机构”的公信力,专注于法定使命:实现充分就业、稳定物价与温和的长期利率。返回搜狐,查看更多

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