Caso de UPS de Epitaxia de Semicondutores: BKPOWER garante rendimento de wafer de 98,5%

Ⅰ. Visão geral do projeto

1. Antecedentes da empresa
   • Fundada em 2016, com sede na Zona de Desenvolvimento Económico de Pizhou, Jiangsu, Jiangsu Huaxing Laser é uma empresa nacional de alta tecnologia e especializada “Pequeno Gigante”.
   • Centra-se na I&D e na produção de bolachas epitaxiais de semicondutores compostos Ⅲ-Ⅴ (GaAs, InP), servindo domínios de ponta como a comunicação por fibra ótica e o radar laser.
   • Caraterísticas: 30+ PhD/MA equipa principal, ¥200M+ valor do equipamento, 5,000㎡ oficina limpa, ¥150M+ produção anual.
2. Necessidades de energia da linha de produção
   • O equipamento MOCVD para epitaxia de semicondutores requer:
     • Estabilidade da tensão entre ±1% (as flutuações reduzem o rendimento da bolacha).
     • Filtragem de harmónicas para taxas de distorção >5% de dispositivos de alta frequência.

Ⅱ. Desafios principais

1. Riscos de qualidade de energia
   • Sobrecarga instantânea: A corrente de arranque do MOCVD atinge um pico de 8.000A, accionando a proteção contra sobrecarga no modo tradicional UPS.
   • Poluição harmónica: A THDi atinge 8% devido a cargas não lineares, reduzindo a vida útil do equipamento.
2. Exigências ambientais severas
   • A paragem do equipamento >10 minutos destrói os wafers, exigindo uma mudança contínua da UPS.
3. Obstáculos à gestão da O&M
   • Fornecimento descentralizado: 12 sistemas UPS independentes causaram >30 minutos de resposta a falhas.
   • Envelhecimento da bateria: As baterias de chumbo-ácido (3.000 ciclos) implicaram custos de substituição anuais de ¥500K.

Ⅲ. Solução

1. Arquitetura técnica
   • Controlo Paralelo Inteligente:
     • 4×300kVA UPS em paralelo (1,2MW total), redundância N+1, balanceamento de carga ±1%.
   • Governação harmónica:
     • Filtragem ativa THDi incorporada, PF de entrada >0,99.
2. Estratégia de implementação
   • Implementação modular com reserva de capacidade 30%.
   • Integração com o MES da fábrica para tempo real Eficiência da UPS e monitorização do SOH da bateria.

Ⅳ. Realizações do projeto

1. Ganhos de estabilidade na produção
   • Redução de 98% nas paragens de MOCVD, aumento do rendimento das bolachas de 92% para 98,5%.
2. Otimização da eficiência energética
   • THDi reduzido de 8% para 3%, poupando ¥800K/ano em eletricidade.
   • As baterias de fosfato de ferro e lítio (10.000 ciclos) reduzem os custos de manutenção em 70%.