俄乌冲突下，20元涨到2800元的芯片会止步吗？带大家了解芯片的生产环境——洁净室

从去年以来，受疫情影响，东南亚等地的芯片厂产能出现大幅下滑，汽车芯片供不应求。在上海，有售价20元左右的汽车芯片被炒至数千元。

俄乌冲突对于全球芯片产业的影响或许很快就会到来，根据此前央视财经的报道，俄乌两国的相关材料资源将可能会牵动今后芯片生产与发展。

全球范围内，俄罗斯是芯片原材料 " 钯 "的最大生产国，占全球份额 40%，面对欧美多国实施的制裁，极有可能采取禁止关键原材料资源出口的反制手段。

其实除此之外，国际上的芯片生产实际上还严重依赖于乌克兰，在芯片的生产条件中，惰性气体必不可少，尤其是乌克兰供应的高纯度氖气，占全球市场份额高达70%。俄乌冲突的加剧，乌克兰氖气的供应将极有可能受到限制，从而引发芯片的涨价则是可以预见的。

从前文中，可以预见到芯片的供给将会越来越紧缺，那么如何能扩大芯片的生产能力成为全球半导体生产商的首要问题。芯片作为人类文明目前最精密的工业产品，其生产过程对于杂质污染极其敏感。尤其是纳米级的先进制程，混入衬底的几颗离子，就能影响掺杂改变芯片的电学特性；空中起舞的几个分子便可干扰覆膜，降低芯片的生产良率；落在表面的几粒尘埃足以短路开路或破坏芯片的物理结构。因此芯片的生产必须在一个绝对干净且稳定的环境中进行，这就是芯片的生产环境——洁净室（Clean Room）。

在各大芯片厂中，不同级别的洁净室占据了大部分位置，在这里空中的浮尘微粒甚至气体分子的密度都要被控制在极低的范围。温度、湿度、压强、微振动等指标，也必须得到精密调控，否则芯片生产就会难产。当然不止是半导体行业，洁净室及洁净工程技术在光电光伏、医疗航天、生物科技和食品加工等行业都有着广泛应用，其中芯片生产的洁净室洁净等级、建造难度和施工成本都是最高的。

首先给大家科普一下“干净”的级别，国际上通用的洁净室标准是ISO14644，按照颗粒物的直径和密度把一个封闭空间内的清洁程度分为1~9级，数字越小级别越高，每高一级干净10倍，其中ISO4~8级对应国内俗称的10级到10万级，我们在新闻里偶尔听到的百级实验室、千级手术室，指的就是他们的洁净等级，如果你所在城市的空气质量为优秀，那恭喜你今天呼吸的每一口空气都勉强达到了ISO垫底9级的及格线。而相比城市里的乌烟瘴气，医院手术室里面就要干净多了，这里空气中的杂质密度比外界要低数百到数千倍，对应ISO等级的5~7级，不过妇产科的要求会更低一点8级就能满足人类的生产了。

那么晶圆厂的高质量洁净室是如何保持干净的呢？第一我们需要一个极其强大的暖通空调系统，即保暖、通风、空气调节简称HVAC，在半导体洁净室中对杂质颗粒物的稀释和清除是采用大量风机过滤器单元（Fan Filter Unit）通过不间断的过滤与气流循环的方式来实现的。风机过滤器单元也就是将风机和过滤器（高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA））组合在一起构成自身提供动力的末端净化设备。确切地说是一种自带动力、具有过滤功效的模块化的末端送风装置。风机从FFU顶部将空气吸入并经HEPA过滤，过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45m/s±20%的风速均匀送出。

FFU可模块化连接使用，使得FFU广泛应用于无尘室、无尘操作台、无尘生产线、组装式无尘室和局部百级等应用场合。风机从FFU顶部将空气吸入并经过滤器过滤，过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45M/S±20%的风速匀速送出，它为不同尺寸大小，不同洁净度等级的洁净室、微环境提供高质量的洁净空气。在新建洁净室、洁净厂房式改造翻新中，即可提高洁净度级别，降低噪音和振动，也可大大降低造价，安装维护方便，是洁净环境的理想部件。

洁净室按气流循环模式又可分为单向流和非单向流两种。单向流(层流)洁净室(又称垂直流，平行流)，既气流以均匀的截面速度，沿着平行流线以单一方向在整个室天花截面下通过的洁净室。单向流洁净室靠送风气流“活塞”般的挤压作用。迅速把室内污染排回风道。要想实现"活塞流"的作用，最重要的是高效过滤器必须满布。但是由于高效过滤器有边框，放置高效过滤器也要有支架，不可能百分之百的满布。所以我国《洁净厂房设计规范》规定，垂直流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。

单向流洁净室

非单向流洁净室是气流以不均匀的速度呈不平行流动，伴有回流或涡流的洁净室。洁净室靠送风气流不断稀释室内空气，把室内污染逐渐排出，来实现洁净的。

除了空气循环系统，芯片洁净室还需要维持恒定的压强差来防范杂质的泄漏、扩散和交叉污染。因为空气总是从绝对压差高的地方流向绝对压差低的地方，所以，我们必须保证洁净度越高的房间绝对压差越高，洁净度越低的房间绝对压差越低。这样，当洁净室在正常工作或房间的密闭性受到破坏时（比如开门），空气都能从洁净度高的区域流向洁净度低的区域，使高洁净级别的房间的洁净度不受到低级别房间的空气的污染和干扰。

人是洁净室内空气污染源的最主要来源，占80%~90%。人动作时的发尘量相当复杂，人静止（或基本静止）时的发尘量和激烈活动时的发尘量大约相差10倍。进入生产区域的人都必须从头到脚全副武装，头套、口罩、无尘服、静电鞋，除了少数面部区域，所有身体部位都包得严严实实。

把全套无尘设备穿戴整齐后，还要经过风淋室才能进入生产区域，风淋室是人员进入洁净区无尘车间所必备的净化设备，通用性强，可与所有的洁净区和洁净厂房配套使用，工作人员进入车间时，必须通过此设备，用强劲洁净的空气，由可旋转喷嘴从各个方向喷射至人身上，有效而迅速清除附着在衣服上的灰尘、头发、发屑等杂物，它可以减少人进出洁净区所带来的污染问题。风淋室也可以起到气闸室的作用，阻止外界污染和未被净化的空气进入洁净区域。