纳尔科在电子半导体行业应用案例
背景
Atmel公司总部位于美国加州的SanJose，设计、开发和制造各种半导体产品，包括永久存储器和内置存储器、逻辑元件、模拟元件、微处理产品和系统级一体化方案。
此公司位于Colorado Springs的制造厂需要使用大量高质量反渗透去离子水(RODI)，一天24小时、一周7天不间断，且必须持续满足制造和设备支持系统两者用水的规格要求。例如，冷冻机、锅炉、工艺冷却水、酸洗涤塔、分档器、涂胶机/显影机、湿蚀刻系统和扩散系统都要使用设备处理过的水。
在生产高峰期，该工厂每年都使用超过5亿加仑水(1加仑等于3.785升)。因此进水的质量对维持关键生产/支持生产规范至关重要。另外，对水处理系统运转有效性的管理(会影响产品成本的逐步上升)也极为重要。
遇到的问题
现场工厂设备一实际上，整个生产厂几乎同时面临着几个严重的水质问题：
目前使用的化学品水处理工艺大大落后于时代，而且缺乏完善的管理。以前的化学品供应商面临复杂多变的水质条件，无法有效地改进现有的方案，进一步使现有形势恶化。
1、 一场过去三年西部最严重的干旱(自从30年代的旱灾以来)使得情况更加恶化。蓄水层和水库存水量达到最低点，给供水带来了不利影响。
2、 Colorado Springs市公用资源部(CSU)被迫“混合”水资源，因此进一步降低了水质。水质的改变对Atmel的运转总成本产生不利影响。为混合水资源，CSU被要求使用不常用的地区水源一Pinello Wells。根据CSU的水力模型，混合是解决流量/输送问题的可行方法。不幸的是，这是以牺牲进水水质以及其他初始模型未能预见到的水利问题为代价的。
解决方案
由于问题的多面性及与生产的相关性，资源部门需要组成一个专门的团队来尽快解决这一问题。第一步是与几个知名的化学品水处理公司取得联系，请他们参与竞标。竞标的前提必须包括:技术上有所突破，能解决复杂的水化学变化问题以及实施的方案不能危害工厂设备能力一如生产能力。工厂设备部最终选择了纳尔科。纳尔科给出了清楚而简洁的计划书，并在Atmel要求的时间范围内协助项目执行，这是纳尔科胜出的两个决定因素。
其次，Atmel需要将纳尔科的计划与工厂设备部门的项目整合在一起。为做到这一点，团队必须评估各个因素，包括但不限于：当前的系统运转状态、预期水质恶化速率、对关键生产的支持、投资回报、新技术的复杂性(如学习曲线、与已有的可预测性/可预防性维护整合的工作量)和化学水处理反应的变化对生产设备的潜在影响。一旦Atmel/纳尔科团队完成评估，项目即开始实施。
洗涤塔系统
5号建筑(第5厂)内的系统被认为最为关键，也最容易被更改。第5厂的布置较新，不太拥挤，这是选择它的重要因素。第一个纠正措施一开发出工业级软化系统一来消除第5厂酸
洗涤塔系统中堵塞的球形填充介质(SFM)的钙沉积物。SFM的堵塞不仅降低了系统的效率，而且降低了SFM的使用寿命，后者的降低是由于为尽量减少聚丙烯SFM上变硬的沉淀物，所需要的化学品药剂浓度和处理频率的增加(见图1和图2)。
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另外，软化水还可以增加浓缩倍率(COC)，因此加了相关的投资回报率(ROI)，包括化学品处理、能源利用、填充介质更换成本(最短使用寿命5年，最长使用寿命20年/洗涤塔平均更换成本为1万美元)和总用水量(见图3)相关的投资回报率(R01)。项目组对反渗透也作了评估，尽管效果很好，但由于每1000加仑水成本为8至9美元，从成本角度来说不合算。
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冷却塔
从实施的角度出发，团队选择的第二个应用方案是将硫酸注入系统(SAIS)。这一应用更复杂、更有效利用了成本。SAIS的设计使高碱度/高钙水源的影响最小化，提高总浓缩倍率，从而提高了能源和化学品的使用效率。如前所述，整个州都存在水质问题;但即使在几年前水质好的条件下，这个方案也是Atmel很感兴趣的。在SAIS上线之前，Atmel的浓缩倍率(COC)平均为2.5.目前已达til 7(见图4和图5)。
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结果
通过对整个过程的评估，专家们发现对Atmel和周围社区而言，有5方面的益处：
1．节水
2．资源利用
3．符合ISO 14001/6-sigma
4．水质
5．运转成本降低
节水的数字本身已说明了问题;最初的计划表明每年大约可以节水3千万加仑(30MG)。在洗涤塔和冷却塔之间，计算结果表明每年可以节约50,000磅化学处理品(1磅为0,454公斤)。节约的水和化学品已经可以证明这一方案的价值(见图6)。而其对企业环保形象的改善，更体现了Atmel对社区和大自然的一贯负责与支持的态度。
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资源利用率得以提高，这种说法并未夸大。由于新处理方案的自动化和水质改善带来的总效率提高，Atmel的资源利用率增加了22%以上。在水处理方面，预防性维护时间所占的百分比提高，这更直接证明了资能源利用率的提高。
ISO 14001 /6-sigma在半导体工业中的地位越来越高。Atmel的客户要求具有环保意识的供应商，需要供应商有稳定的表现和持续的改进。最近Atmel获得了ISO 14001认证。该认证的一部分就是Atmel的水质和节水成就。客户定期审核，要求符合6-sigma要求的改善程序归档。Atmel改善水系统的能力以及后来的改进方案是Atmel普遍受到其客户好评的重要因素。
水质影响项目评估的2个最重要的方面是技术和成本。进水的质量也影响了许多直接影响系统整合度、运转成本、资源利用和使用寿命的其他参数。图3-7阐述的几点好处反映了水质的重要性。例如，对复杂并互相依赖的水处理设备的简化是切实改善水质的一个重要因素。反渗透去离子水(RODI)系统的进水质量直接影响膜的使用寿命、再生循环、过滤器介质、污染物问题和树脂混床。所有这些问题对性能和使用寿命的影响得到了测量。如果由于生物积垢，这些组分的使用寿命缩短或处理过程变复杂，对公司的时间、资源和成本就会受到负面影响。
运行成本对Atmel在现在和将来的保持竞争力都十分重要。设备部门的职责是尽可能减少工厂的成本。前面所述的几点有一个共同点，即可以减少工厂的运转成本，实现利润的提高。Atmel在ColoradoSprings的设备部门通过努力证明了可以尽量降低成本影响，使其管理的支持系统的效能最优化。工厂冷却塔和第5号建筑的洗涤塔成本减少，Colorado Springs的工厂可以每年节约173,455.00美元的运转成本。在最终总结中，Atmel的总成果体现在：
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1、资源利用率增加了22%
2、每年节水53.5 MG(约20万吨) (见图7)
3、每年节约水处理化学品50,000 磅(约22.7吨)
4、支持6-sig m a/ISO 14001
5、对当地社区环保的支持
6、与市政府合作的水质项目
7、每年可节约成本173.455.00美元
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