半导体厂必看！半导体晶圆厂为何把EMS从“可选项”逼成“必选项”？

一. 半导体发展现状

1.1 全球半导体产业持续扩张，中国成为核心增长引擎

在新能源汽车、人工智能、高性能计算、5G通信等下游需求驱动下，全球半导体产业进入新一轮扩产周期。中国凭借完整产业链和庞大市场，成为全球晶圆产能扩张的核心引擎，2024年新增18座晶圆厂，产能从760万片增至860万片/月。

国内晶圆厂进入集中建设期，300mm产能三年翻番

*数据来源：SEMI、半导体前沿、证券时报2024-2025年

1.2 双碳目标下，绿色制造与能效达标成为硬约束

1.3 半导体制造是工业领域能耗密度最高的行业之一

*数据来源：迈烁集芯、半导体行业2023-2025年

先进制程向3nm、2nm推进，单位晶圆能耗以每代约25%-30%的速率攀升；台积电2nm单晶圆耗电已达6000-6500kWh。

二. 半导体厂房配电的四大核心挑战

高可靠性、高品质、大负荷、复杂架构--半导体配电区别于常规工业的本质特征：

2.1高可靠性要求: 供电可用率要求≥99.999%，瞬间停电可致整批晶圆报废，年允许停电时间不超过5分钟，需配置UPS、STS、柴油发电机多级保障。

2.2 电能质量敏感: 电压暂降、谐波畸变、闪变直接影响光刻、刻蚀、离子注入等精密设备正常运行，需满足SEMIF47等行业电能质量标准。

2.3 大负荷连续生产: 24小时不间断运行，单台工艺设备功率可达数百kW，全厂负荷密度远超常规工业厂房，对变压器容量和散热提出高要求。

2.4 配电架构复杂: 10kV/0.4kV多级配电，I-LINE母线插接箱回路密集，UPS、STS、柴油发电机多级冗余，监控节点数量庞大且分散。

安科瑞方案应对思路

从"源网荷储充"全链路出发，以AcrelEMS-SEMI平台为核心，覆盖高压保护、低压监控、电能质量治理、电气安全与能效优化，构建可靠、安全、高效的半导体厂房能源管理体系。

三重压力叠加,EMS能源管理系统从可选项变为必选项

三. 半导体中高压配电产品解决方案

针对半导体厂房110kV/35kV/10kV变电站，配置微机保护测控装置、弧光保护、局放、多功能电力仪表、无线测温系统及变电站综合自动化系统，实现遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。

针对110kV及以下用户变电站，通过微机保护装置、弧光保护装置、智能操控装置、接点测温产品、局放监测装置、电能质量监测/多功能仪表、环境传感器等二次设备采集变电站内各类信息到监控系统/EMS能效管理平台进行分析、预警及控制，保障用户变、配、用电全过程的可靠、安全、有序运行。系统监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所、低压配电室、直流系统以及变配电环境和视频监控等。

3.1电能质量监测装置 | APView系列

上海某半导体新增30万片集成电路用300mm硅片研发与制造项目

3.2 微机保护配置

3.3 弧光保护装置

集中式母线弧光保护装置，由弧光保护装置、弧光探头及塑料光纤等构成。

3.4 集中式母线弧光保护方案 | 中压场景应用

保护原理：弧光保护装置通过检测母线室弧光、进线电流（母联柜电流）判据启动。

3.5 智能操控装置 | ASD系列

3.6 电气接点在线测温 | ARTM系列

电气接点在线测温 | 高压开关柜

电气接点在线测温 | 低压柜

3.7 电气接点在线测温 | 高压开关柜_RFID方案

测温原理：RFID 的全称是 Radio Frequency ldentification，即射频识别，是一种利用无线电波进行数据交换的自动识别技术。RFID测温技术是RFID无线识别技术与温度传感技术相结合的创新应用，核心功能是通过接收器读取安装在待测温部位的RFID传感器的温度数据，实现对测温接点的温度测量功能。

主要过程为接收器通过天线发射特定的电磁波信号，当无源测温传感器在RFID接收器的射频场内时，传感器内部天线接收到电磁波并将电磁波转换为传感器内部温度传感器、MCU、射频芯片所需的工作电压，内部温度传感器开始温度采集。然后传感器将温度数据和传感器一标识码（ID号）打包成数据帧，通过传感器天线以射频信号的形式给接收器，接收器接收到传感器反馈的射频信号后，将其解调、解码为数字信号，提取出传感器一识别码和温度数据。

35kV开关柜测温

3.8 高压开关柜_荧光光纤测温方案

荧光光纤测温是基于荧光材料的荧光寿命与温度相关，通过测荧光衰减时间反推温度的测温原理，是一种高精度、高可靠性测温设备，凭借抗电磁干扰、耐端环境、测量精准等核心优势广泛应用于工业生产、电力系统、航空航天、医疗设备等对测温环境要求苛刻的场景。

35kV/10kV开关柜荧光光纤测温安装示意：

3.9 电气接点在线测温 | ARTM系列

3.10 开关柜局部放电监测装置 | APD系列

3.11 电力监控系统

能够查看变化数据的走势曲线，满足秒级精度要求，记录下数据的变化过程，数据记录方式可以按百分比或绝对值，可以导出到文件或图片。可以应用在半导体、测温等对数据记录有高精度要求的场景。

电能统计

电能质量监测

弧光监测

故障录波

能够在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。 （故障前8个周波，后各4个周波，AM5SE每个周波24个点）

事故追忆

无线测温

web访问-功能界面

局放监测

四. 总 结

全球半导体产业扩张与双碳目标叠加，使能效管理成为硬约束。面对高可靠性、高电能质量、大负荷及复杂架构四大配电挑战，安科瑞AcrelEMS-SEMI平台以“源网荷储充"全链路方案破局。系统涵盖微机保护、弧光与局放监测、光纤测温及故障录波等功能，保障半导体厂房配电系统安全、稳定、高效运行，助力绿色智造。