Caso de UPS de epitaxia de semicondutores: BKPOWER garante rendimento de wafer de 98,5%

Ⅰ. Visão geral do projeto

1. Histórico da empresa
   • Fundada em 2016, com sede na Zona de Desenvolvimento Econômico de Pizhou, Jiangsu, a Jiangsu Huaxing Laser é uma empresa nacional de alta tecnologia e especializada em “Pequenos Gigantes”.
   • Concentra-se em P&D e produção de wafers epitaxiais de semicondutores compostos Ⅲ-Ⅴ (GaAs, InP), atendendo a campos de ponta como comunicação por fibra óptica e radar a laser.
   • Características: Equipe principal com mais de 30 PhDs/MA, valor de equipamento de mais de ¥200 milhões, oficina limpa de 5.000㎡, produção anual de mais de ¥150 milhões.
2. Demandas de energia da linha de produção
   • O equipamento MOCVD para epitaxia de semicondutores requer:
     • Estabilidade de tensão dentro de ±1% (as flutuações reduzem o rendimento do wafer).
     • Filtragem de harmônicos para taxas de distorção >5% de dispositivos de alta frequência.

Ⅱ. Desafios principais

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

Ⅲ. Solução

1. Arquitetura técnica
   • Controle paralelo inteligente:
     • UPS de 4×300kVA em paralelo (1,2MW no total), redundância N+1, balanceamento de carga ±1%.
   • Governança harmônica:
     • Filtragem ativa THDi integrada, 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 monitoramento do SOH da bateria.

Ⅳ. Conquistas do projeto

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