一点也不像他
德州仪器公司正在德州建造一座占地100万平方英尺的新型微芯片制造厂，这多亏了德州仪器公司的一点帮助落基山研究所。克里斯蒂娜页
保罗·威斯布鲁克很乐意带你去看看他的房子。这是一种被动式太阳能，获奖建筑，位于德克萨斯州的Fairview，使用该地区传统家庭三分之一的电力和不到四分之一的水。它有超级窗户，一个好氧的化粪池处理系统，积极的太阳能热水，一个地热热泵加热系统，和一对1600加仑的雨水储罐。它的设计细节，有利的经济，和仔细衡量的性能都张贴线上。
实现资源利用效率和共享有关它的信息是两个威斯布鲁克的天赋。当他不向人们展示节能设计，系统，并在他的家庭设备，他的努力，使这些创新给他的公司 - 德州仪器，在那里他是可持续发展的设计经理。
当布鲁克遇到关于从占用能量的阴极射线管的计算机屏幕切换到平面显示器的成本效益的怀疑，他写表示从能源等积蓄全公司的利益的广泛的电子表格。但他心中有更高的目标。当落基山研究所CEO埃默里·洛文斯在2001年解决可持续发展的达拉斯事件，威斯布鲁克抢到他给在TI的研讨会上有效的“晶圆厂” - 芯片制造工厂。2003年春，艾默里回到TI;人群要大得多和兴趣日益浓厚。约可持续性和整体系统设计的机会提高认识，威斯布鲁克带来立体TI副总裁到他家，向他们展示了他的水竞彩足球app怎么下载电费（就像RMI已经在其超高效的总部完成）。这引起了他们的注意 - 并且让他们谈对公司的影响。“这有助于证明，运用良好的设计可以允许以最少的资金投入一个更高效的系统，”威斯布鲁克指出。
一年半后,2004年11月18日在理查森,德克萨斯州,TI在先进的破土动工,高效、万平方英尺芯片工厂(包括220000平方英尺的洁净室),设计部分与思想产生在为期三天的charrette1落基山研究所。
RMI以前为芯片制造商工作过，主要是为另一家世界领先企业做咨询，意法半导体。在1998年至2000年期间，RMI的专家调查了8家ST晶圆厂，发现巨大的潜在节省与快速回报。不出所料，意法半导体(就像IBM和杜邦一样)每年将单位生产能耗降低6%，2-3年就能收回成本。但在德州仪器公司，RMI有一个宝贵的机会，可以从零开始帮助设计一个新的芯片厂——这肯定比改造旧的芯片厂节省更多，成本更低。通常情况下，在盛衰交替的芯片行业，重新设计下一个芯片厂不是时机尚未成熟就是为时已晚;从来没有合适的时间去做这件事。但是威斯布鲁克很好地把握了时机，和RMI合作，及时改变了他的公司、设备供应商和咨询工程师的设计思路。
当德州仪器官员首次开始讨论他们的新工厂，可持续发展是不是在他们的头脑中最重要的事情。竞彩足球app怎么下载晶圆厂是复杂的，极为资本密集（往往数十亿美元），以及高耗能的。亚微观的众多芯片层，具有功能比流感病毒更小，蚀刻，溅射，和异国情调的高科技“工具”出炉到硅晶片上的气候控制里面的“洁净室”。芯片制造是破坏和污染极其敏感。可靠性是至关重要的 - 生产中断可能花费超过100万，每天$。工人必须保持舒适的内部特殊的工作服，以防止灰尘和绒毛出来的超洁净的（最小的斑点可能毁掉一个芯片，其特点是不到十万分之一跨越英寸）。该工具的需要精确控制温度和湿度可以更加关键。
为了在成本上竞争，德州仪器公司正在认真考虑在海外建设新工厂。当然，fab的高成本不仅仅是因为它的专用工具，还因为它的精密设备的规模和复杂性，这些设备可以提供大量的冷冻水、清洁空气、清洗过的废气、真空和其他“公用设施”。Using those services more frugally can make the fab cost less, work better, build faster, and win in the marketplace. -- -- In 2003, Chris Lotspeich, who'd led much of RMI's ST work, nicely summarized the challenges of chip fabs: --
现在来硬的部分：TI的工程师和设计师们被告知30％，比以前的项目削减建筑和公用设施成本。“成本的挑战可能是一个表明，塞，”威斯布鲁克说，“但原来是一个好处。我们实际上不得不回到上许多项目的绘图板。它给了我们一个机会来分析旧观念和挑战。一些传统智慧RMI CEO埃默里·洛文斯说，这是很好的古老的维多利亚工程'” - 艺术捶胸顿足从单一的支出多重效益。
通过驱动革命性的变化，并抛弃增量进化设计，30％的-降低资本成本的目标给予了威斯布鲁克和他的资金没有着落“Fabscape”可持续性设计团队的开放测试最创新的理念。竞彩足球app怎么下载从2002年开始，球队每两个星期举行会议，产生的国家的最先进理念的混乱。
他们的白皮书越来越多堆很快取得了令人信服的理由续流，但纪律严明的设计过程中蒸馏出来的东西可用。因此，在2003年12月，一队RMI顾问来帮助TI冒泡和归结数百漂亮的观念为十二“大Honkin'点子” - 概念，可以从根本上改变TI如何设计和建造晶圆厂和TI如何与合作它的工业合作伙伴。
晶圆代工厂到处是arcanely专业供应商制造的精美复杂的工具。指定工具时的能源效率是很少考虑。由于工艺和可靠性要求规则，客户很少会要求效率和模具制造商，谁也不会支付水电费，根本不是用来提供它。这并不是说他们不能;相反，他们从来没有被问。
然而，累积效应所有通过消耗的功率所有工厂的工具和设备引导charrette参与者去追踪每个工具消耗的每一瓦能量是如何变成必须去除的热量的，使得冷却设备变得更大更耗电——按照目前的价值，总成本约为每瓦7美元!因此，最大的胜利不是简单地使冷却设备更有效率，而是通过购买能释放更少热量的高效工具使其更小更简单。设备将根据测量而不是猜测来确定大小:正如RMI的设计师所说(借用通用汽车)，“我们相信上帝;其他所有人都带来了数据。”
储蓄迅速开始滋生和繁殖。近一倍效率真空泵，切到怠速等待晶片时，保存的300吨冷却器的容量和工厂的总发电量的7％。真空泵供应商，最初由额外的效率要求一震，很快就看到了业务逻辑。优化的温度和压力下降保存的内部冷却的工具的冷却水流量的五分之一。每个价值为$ 62现值 - 聪明排气系统排气和它的置换（调节的新鲜空气）的保存100000立方英尺每分钟（cfm）。内部冷却与旨在少输压力和温度级联成一个3000加仑每分钟减少在中央处理冷却水系统的尺寸热交换器工具，既节省了资本和操作成本。
作为后车间设计的进展，它变得越来越明显，聪明的工具和他们的更小，更高效的支持系统级联会节约能源和水资源。结果包括一个分裂制冷设备，其冷却水以用于不同目的的两个不同的温度（进一步的创新甚至可能消除在下一晶圆厂两个部分中的一个）;高效风机过滤单元用于空气再循环;预冷与传出冷空气进入的热空气;大管道和小水泵，以切断摩擦和资金成本;自然采光和在办公区域高效照明装置;太阳能热水;反射屋顶;和广泛的水回收和再利用（回收将节省近百万加仑每天自来水的）。回收热量之前丢弃，并用高压水喷射，而不是蒸汽加湿，减少6个锅炉到仅一个加一个备份 - 这两者将被关闭在一年的大部分 - 60％切割氮氧化物的排放.
虽然工厂将不得不启动和运行之前，任何人都可以肯定知道，威斯布鲁克预测，与TI前晶圆厂相比，新工厂将削减能源使用量的20％和用水量的35％。储蓄来关于每个从更好的工具和他们的直接支持设备的一半，并从更小，更节俭公用事业和建筑系统。
“全系统工具设计”并不是研讨会中出现的唯一突破性想法。例如，德州仪器公司决定为洁净室的工人测试较轻的工作服。粒子测试显示，消除面罩不会损害产品质量，而且可以让工人在不那么冷的情况下更舒适。
研讨会探讨的一些设计特色是非工业建筑绿色设计的标准组成部分，并提供了巨大的经济效益。例如，每个无水小便池每年可以节省4万加仑的水，再加上没有安装冲洗阀和水管的资本成本——这对干旱气候下耗水量大的行业很有帮助。马术等能源建模软件可以让设计师立即测试他们的想法将如何改变性能:例如，将行政大楼旋转30度，每年可以节省约3万美元的太空制冷费用。
参与者的多样化的热情迅速集中在赢得了很高的LEED（领先能源与环境设计）的评价 - 以系统的方式，与RMI的帮助下发展而来的，得分为优秀的设计元素。随着威斯布鲁克指出：“人的竞争本质是一种强大的力量，可以被利用好我们想节约能源，减少排放量 - 我们喜欢它，当我们比分这样做的一点。”
该LEED的焦点似乎是TI运作良好。该公司将投资于LEED相关的项目$ 2-3万 - 这将被纳入反正大多提高效率。这些投资将返回估计$ 75万经营成本只在第一年，并在全扩建，应该保存万元每年超过$ 3
看看在德州的这三天会有什么结果，这将是令人兴奋的。到目前为止，RMI与ST微电子公司的改造工作已经“发现了30%-50%的HVAC节能潜力，以及其他的节能机会。”总的来说，这些改造的回收期不到两年。”But designing a new fab offers far greater scope for doing it right the first time: low-friction pipes and ducts, controls that run motors at the speed instantaneously required, even free cooling by exploiting cool or dry outside air. Such a system at ST's fab near Milan "costs 80% less to operate than conventional cooling, saving $500,000 annually with a payback of one to three years, depending on the weather."
最终，这样的底线收益促使TI采纳了Fabscape团队的十几个重要想法中的大部分(尽管有些还有待进一步的测试和分析)。所有的能源和水资源节约使净资本成本大约为零——最多增加1%，但很可能是减少了。按照要求，每平方英尺的总资本成本比正常水平低30%，打破了行业规范，并将新工厂留在了美国。
2005年3月15日，由领先的芯片制造商应用材料公司赞助的艾莫里·洛文斯将在上海举行的中国半导体博览会上介绍TI公司的重大突破。他的目标是:推动中国进一步改进设计。中国拥有聪明的工程师，污染严重，电力和水资源稀缺，并迫切希望超越西方。这样的竞争对世界有利，还有更多的机会有待开发。下一个工厂能设计得更好，节省50%的能源吗?百分之七十?百分之八十?让我们找出答案。由于这种激进的节约来自于下一代的工具和系统设计，它们可能会工作得更好，成本甚至更低。在保罗·韦斯特布鲁克(Paul Westbrook)等敬业的创新者和他出色的团队的帮助下，我们开始竞赛——帮助世界上增长最快、最先进的行业之一将各种形式的浪费减少到零。
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克里斯蒂娜·佩奇是一名研究人员/顾问落基山研究所。
本文已RMI重印礼貌。这是第一次在的2005年春季版印刷RMI的解决方案通讯。
保罗·威斯布鲁克很乐意带你去看看他的房子。这是一种被动式太阳能，获奖建筑，位于德克萨斯州的Fairview，使用该地区传统家庭三分之一的电力和不到四分之一的水。它有超级窗户，一个好氧的化粪池处理系统，积极的太阳能热水，一个地热热泵加热系统，和一对1600加仑的雨水储罐。它的设计细节，有利的经济，和仔细衡量的性能都张贴线上。
实现资源利用效率和共享有关它的信息是两个威斯布鲁克的天赋。当他不向人们展示节能设计，系统，并在他的家庭设备，他的努力，使这些创新给他的公司 - 德州仪器，在那里他是可持续发展的设计经理。
当布鲁克遇到关于从占用能量的阴极射线管的计算机屏幕切换到平面显示器的成本效益的怀疑，他写表示从能源等积蓄全公司的利益的广泛的电子表格。但他心中有更高的目标。当落基山研究所CEO埃默里·洛文斯在2001年解决可持续发展的达拉斯事件，威斯布鲁克抢到他给在TI的研讨会上有效的“晶圆厂” - 芯片制造工厂。2003年春，艾默里回到TI;人群要大得多和兴趣日益浓厚。约可持续性和整体系统设计的机会提高认识，威斯布鲁克带来立体TI副总裁到他家，向他们展示了他的水竞彩足球app怎么下载电费（就像RMI已经在其超高效的总部完成）。这引起了他们的注意 - 并且让他们谈对公司的影响。“这有助于证明，运用良好的设计可以允许以最少的资金投入一个更高效的系统，”威斯布鲁克指出。
一年半后,2004年11月18日在理查森,德克萨斯州,TI在先进的破土动工,高效、万平方英尺芯片工厂(包括220000平方英尺的洁净室),设计部分与思想产生在为期三天的charrette1落基山研究所。
RMI以前为芯片制造商工作过，主要是为另一家世界领先企业做咨询，意法半导体。在1998年至2000年期间，RMI的专家调查了8家ST晶圆厂，发现巨大的潜在节省与快速回报。不出所料，意法半导体(就像IBM和杜邦一样)每年将单位生产能耗降低6%，2-3年就能收回成本。但在德州仪器公司，RMI有一个宝贵的机会，可以从零开始帮助设计一个新的芯片厂——这肯定比改造旧的芯片厂节省更多，成本更低。通常情况下，在盛衰交替的芯片行业，重新设计下一个芯片厂不是时机尚未成熟就是为时已晚;从来没有合适的时间去做这件事。但是威斯布鲁克很好地把握了时机，和RMI合作，及时改变了他的公司、设备供应商和咨询工程师的设计思路。
当德州仪器官员首次开始讨论他们的新工厂，可持续发展是不是在他们的头脑中最重要的事情。竞彩足球app怎么下载晶圆厂是复杂的，极为资本密集（往往数十亿美元），以及高耗能的。亚微观的众多芯片层，具有功能比流感病毒更小，蚀刻，溅射，和异国情调的高科技“工具”出炉到硅晶片上的气候控制里面的“洁净室”。芯片制造是破坏和污染极其敏感。可靠性是至关重要的 - 生产中断可能花费超过100万，每天$。工人必须保持舒适的内部特殊的工作服，以防止灰尘和绒毛出来的超洁净的（最小的斑点可能毁掉一个芯片，其特点是不到十万分之一跨越英寸）。该工具的需要精确控制温度和湿度可以更加关键。
为了在成本上竞争，德州仪器公司正在认真考虑在海外建设新工厂。当然，fab的高成本不仅仅是因为它的专用工具，还因为它的精密设备的规模和复杂性，这些设备可以提供大量的冷冻水、清洁空气、清洗过的废气、真空和其他“公用设施”。Using those services more frugally can make the fab cost less, work better, build faster, and win in the marketplace. -- -- In 2003, Chris Lotspeich, who'd led much of RMI's ST work, nicely summarized the challenges of chip fabs: --
- 晶圆厂有广泛的加热，通风和空调（HVAC）系统的高性能过滤器，以维持洁净室温度和湿度精确地同时过滤空气中的颗粒。风机，泵，熔炉，和冷却器提供调节的空气和冷却水的入经由管道和管道的洁净室。根据不同的尺寸，晶圆厂在任何地方使用3至多达30 power.2 HVAC系统兆瓦消耗30％-50晶圆厂％的电力;工具使用另外的40％左右。能源占[只有少数] ...芯片的成本的百分数，电力可以是最大的单一[非劳动]操作的芯片制造商，每年在一个工厂的费用，共计数百万美元。此外，节能措施可以改善关键的运行参数（产量，建立时间，灵活性），并在新工厂可以节省资金和施工时间 - 竞争力的关键因素。
- 尽管伟大的创新，半导体制造发展了一个规避风险的企业文化由于在快速变化的市场严格的工艺要求，安全风险，停机成本高，残酷的竞争。会议生产和时间将产品推向市场的目标，需要在成千上万的变量非凡的控制。当一些工作，它是精确复制。公司还建立新的当“复制正是”以前的晶圆厂。这样可以节省一些时间和初始成本，但在该清洁室外延缓改进，其中包括能源效率的特点 - 从而提高经营成本。这有点讽刺的是尖端技术在建筑设计几十年前提出，因此这些建筑现在提供显著节能和省钱的潜力。
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晶圆代工厂到处是arcanely专业供应商制造的精美复杂的工具。指定工具时的能源效率是很少考虑。由于工艺和可靠性要求规则，客户很少会要求效率和模具制造商，谁也不会支付水电费，根本不是用来提供它。这并不是说他们不能;相反，他们从来没有被问。
然而，累积效应所有通过消耗的功率所有工厂的工具和设备引导charrette参与者去追踪每个工具消耗的每一瓦能量是如何变成必须去除的热量的，使得冷却设备变得更大更耗电——按照目前的价值，总成本约为每瓦7美元!因此，最大的胜利不是简单地使冷却设备更有效率，而是通过购买能释放更少热量的高效工具使其更小更简单。设备将根据测量而不是猜测来确定大小:正如RMI的设计师所说(借用通用汽车)，“我们相信上帝;其他所有人都带来了数据。”
储蓄迅速开始滋生和繁殖。近一倍效率真空泵，切到怠速等待晶片时，保存的300吨冷却器的容量和工厂的总发电量的7％。真空泵供应商，最初由额外的效率要求一震，很快就看到了业务逻辑。优化的温度和压力下降保存的内部冷却的工具的冷却水流量的五分之一。每个价值为$ 62现值 - 聪明排气系统排气和它的置换（调节的新鲜空气）的保存100000立方英尺每分钟（cfm）。内部冷却与旨在少输压力和温度级联成一个3000加仑每分钟减少在中央处理冷却水系统的尺寸热交换器工具，既节省了资本和操作成本。
作为后车间设计的进展，它变得越来越明显，聪明的工具和他们的更小，更高效的支持系统级联会节约能源和水资源。结果包括一个分裂制冷设备，其冷却水以用于不同目的的两个不同的温度（进一步的创新甚至可能消除在下一晶圆厂两个部分中的一个）;高效风机过滤单元用于空气再循环;预冷与传出冷空气进入的热空气;大管道和小水泵，以切断摩擦和资金成本;自然采光和在办公区域高效照明装置;太阳能热水;反射屋顶;和广泛的水回收和再利用（回收将节省近百万加仑每天自来水的）。回收热量之前丢弃，并用高压水喷射，而不是蒸汽加湿，减少6个锅炉到仅一个加一个备份 - 这两者将被关闭在一年的大部分 - 60％切割氮氧化物的排放.
虽然工厂将不得不启动和运行之前，任何人都可以肯定知道，威斯布鲁克预测，与TI前晶圆厂相比，新工厂将削减能源使用量的20％和用水量的35％。储蓄来关于每个从更好的工具和他们的直接支持设备的一半，并从更小，更节俭公用事业和建筑系统。
“全系统工具设计”并不是研讨会中出现的唯一突破性想法。例如，德州仪器公司决定为洁净室的工人测试较轻的工作服。粒子测试显示，消除面罩不会损害产品质量，而且可以让工人在不那么冷的情况下更舒适。
研讨会探讨的一些设计特色是非工业建筑绿色设计的标准组成部分，并提供了巨大的经济效益。例如，每个无水小便池每年可以节省4万加仑的水，再加上没有安装冲洗阀和水管的资本成本——这对干旱气候下耗水量大的行业很有帮助。马术等能源建模软件可以让设计师立即测试他们的想法将如何改变性能:例如，将行政大楼旋转30度，每年可以节省约3万美元的太空制冷费用。
参与者的多样化的热情迅速集中在赢得了很高的LEED（领先能源与环境设计）的评价 - 以系统的方式，与RMI的帮助下发展而来的，得分为优秀的设计元素。随着威斯布鲁克指出：“人的竞争本质是一种强大的力量，可以被利用好我们想节约能源，减少排放量 - 我们喜欢它，当我们比分这样做的一点。”
该LEED的焦点似乎是TI运作良好。该公司将投资于LEED相关的项目$ 2-3万 - 这将被纳入反正大多提高效率。这些投资将返回估计$ 75万经营成本只在第一年，并在全扩建，应该保存万元每年超过$ 3
看看在德州的这三天会有什么结果，这将是令人兴奋的。到目前为止，RMI与ST微电子公司的改造工作已经“发现了30%-50%的HVAC节能潜力，以及其他的节能机会。”总的来说，这些改造的回收期不到两年。”But designing a new fab offers far greater scope for doing it right the first time: low-friction pipes and ducts, controls that run motors at the speed instantaneously required, even free cooling by exploiting cool or dry outside air. Such a system at ST's fab near Milan "costs 80% less to operate than conventional cooling, saving $500,000 annually with a payback of one to three years, depending on the weather."
最终，这样的底线收益促使TI采纳了Fabscape团队的十几个重要想法中的大部分(尽管有些还有待进一步的测试和分析)。所有的能源和水资源节约使净资本成本大约为零——最多增加1%，但很可能是减少了。按照要求，每平方英尺的总资本成本比正常水平低30%，打破了行业规范，并将新工厂留在了美国。
2005年3月15日，由领先的芯片制造商应用材料公司赞助的艾莫里·洛文斯将在上海举行的中国半导体博览会上介绍TI公司的重大突破。他的目标是:推动中国进一步改进设计。中国拥有聪明的工程师，污染严重，电力和水资源稀缺，并迫切希望超越西方。这样的竞争对世界有利，还有更多的机会有待开发。下一个工厂能设计得更好，节省50%的能源吗?百分之七十?百分之八十?让我们找出答案。由于这种激进的节约来自于下一代的工具和系统设计，它们可能会工作得更好，成本甚至更低。在保罗·韦斯特布鲁克(Paul Westbrook)等敬业的创新者和他出色的团队的帮助下，我们开始竞赛——帮助世界上增长最快、最先进的行业之一将各种形式的浪费减少到零。
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克里斯蒂娜·佩奇是一名研究人员/顾问落基山研究所。
本文已RMI重印礼貌。这是第一次在的2005年春季版印刷RMI的解决方案通讯。
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