新廠規劃指標

前言

新廠規劃指標，是衡量廠區空間規劃成效的一個重要工具，是一項數據化的資料，具有客觀、可衡量的特性，可協助將廠房規劃適度配置，透過指標呈現設計的成果。廠房規劃指標是顯著且重要的目標，透過指標讓空間需求與建築設計達成相互協調且提高規劃效率的工具。每一個建廠專案都會設定專案目標（產能及製程），並透過團隊專業設計以達成規劃目標，規劃者必須扮演協調與互動的角色，提供具有效益的指標，以產生完整的解決方案。

現況發展

依據目前新廠規劃流程，指標主要可歸納為三類：

建築空間指標

主要是廠區基地面積、建築面積與樓地板面積的相互關係，代表著土地如何有效開發，並分配給不同使用需求的建築物，是實現廠區配置的第一步，也是做為新建廠房土建成本估算的重要參考因素。

潔淨室空間指標

提升產能最重要的是思考如何擺放最多的生產設備，而潔淨室主要為生產設備的佈置空間，是滿足產能需求的關鍵指標，這關係到專案執行是否可符合預期的產能目標，規劃者必須隨時採取特殊的因應方案，例如將潔淨室空間垂直堆疊以滿足產能的需求。

廠務空間指標

這代表著如何可滿足製程及潔淨室的廠務系統的綜合空間指標，包含了潔淨室及空調系統、純廢水處理系統、化學及氣體供應系統、電力及中央監控系統，如何在滿足生產及運轉需求的前提下儘量減少廠務空間及更有效的廠務系統配置是一項挑戰。

廠房規劃

高科技廠房於規劃階段具有下列幾項特性：一、複雜多變的生產設備；二、需求差異的廠務系統；三、預留未來廠房變更與擴充的彈性；四、因工期緊迫，規劃時程壓縮；五、配置上「簡單化」，以滿足工期、安全、微振、耐震及施工等各種嚴格條件的要求。基於上述特性，開啟廠房規劃的序幕。

首先說明什麼是基地規劃(Site Planning)，Kevin Lynch & Gary Hack曾指出「是在一塊特定的土地上安排結構物，並在這塊土地上形成空間樣式的一種藝術」(1984/1998)，就廠房規劃而言，第一步就是必須了解這塊土地可以興建多大的廠房，公司土地大部分位於科學園區內，但每個園區對於土地開發強度不盡相同，且往往受限於基地的大小、形狀及高程影響，衍生出各個具有獨特個性的廠房配置，規劃人員可利用建築空間指標推估可能廠房建築面積、樓地板面積等，過大造成過多的剩餘空間，太小則浪費土地資源；建築指標推估主要的建築物空間面積需求，並明確定義使用性質，這主要建築物包含著生產廠房(FAB)、廠務廠房(CUP)及辦公棟(Office)等，透過指標明確的定義符合基地特性的建築物規模後，經規劃人員的巧思將建築物植入土地上形成空間藝術，進而開始分析建築物配置、出入口位置及不同作業動線等，快速完成基地設計的初步構想，依此構想可以開始讓設計者勾勒設計藍圖，並提供專案土建成本概算，規劃施工工程，更可要求運轉團隊參與討論。

第二步是評估可規劃多少潔淨室面積，此階段代表廠房是否符合原設定目標需求，這目標對新廠規劃而言代表著是滿足產能(Capacity)的潔淨室面積，這部份就可利用過去已完成專案所蒐集的潔淨室空間指標來預估可能的需求面積，及不同結構潔淨室所需的空間比例。所推估出的面積透過規劃者的經驗安排於建築物中，如單一平面無法安排足夠的潔淨室面積就必須將空間堆疊以符合目標；透過指標可了解單一基地最大可產出的潔淨室面積，在細部設計還未開始前，適時的提供產能預估以進一步評估開發的可行性，透過潔淨室面積開始預估用水、用電量及廠務設施需求等，並可預估廠務設施成本概算。

第三步是評估廠務空間是否足夠，廠務空間為主要供應生產所需的設備及環境的需求，這與潔淨室面積及製程有密切的關係，這部份可利用廠務空間指標做為檢核的依據，透過指標歸納出各系統空間是否滿足製程所需，但面對更先進製程的廠房，過去所預設的空間並無法完全符合新製程所需的廠務空間，在規劃上亦須保留未來可擴充的彈性，以應付可能的變化。

廠房規劃所應用的指標是可以依據目標需求的調整而隨時改變數據資料，所定義出的建築物雖然無法立即呈現未來的廠房規模，但透過不斷的模擬與實驗，可加快廠房規劃的速度，在持續改變的規劃歷程中提供一種快速且值得信賴的方法，而這指標工具是由公司歷年透過建廠經驗所累積，可使規劃者快速與設計者達成空間共識的一種工具。

規劃指標

表一列舉出公司六個最近規畫類型較為相似的廠房專案，藉以說明各項指標中所蘊含的意義及其目的並說明差異。

由 表一可看出一個趨勢，便是單一期廠房需求的面積逐漸增大。C廠區更受限基地面積小而發展出全堆疊式的晶圓廠(Fully Stack Fab)，到了D廠區之後，單一期基地開發規模已超過A廠區二期規模；就潔淨室而言，主要為廠務廠房增設潔淨室以放置非直接生產的機台，這也同時意味著潔淨室面積需求增加，必須讓出生產廠房空間以期能規劃更多的生產設備，但這也同時增加廠務廠房設計時的困難度。接下來介紹廠房規劃常用的空間指標。

建築空間指標

建築面積指標

建築面積指標=

當取得一塊土地時，第一步就是將法定可開發的建築面積分配給不同用途建築物使用，並可開始進行廠區配置規劃及分析，如單一廠房建築面積過大，必須適當分割，並同步規劃動線及傳輸計畫，規劃者必須清楚了解建築物之間的連結關係，發揮最大空間使用效率。

圖一說明：廠房主體建築物包含生產廠房、廠務廠房及辦公棟等，上述指標廠務廠房及辦公棟所佔建築面積比例各廠差異不大，而生產廠房所佔面積最大，但主要受限於園區土地開發強度的不同造成差異，以D及E廠區為例，法定建蔽率上限為50％，較低於其他園區60％，以專案目標而言，生產廠房建築面積比例越大越好，所代表的意義是可擺放較多的機台數量，但也必須衡量廠務設施空間是否足夠。

圖一、建築面積指標

廠房規劃在設計初期必須明確界定問題，這包含產能規劃及製程需求，並擬定開發的策略，選擇較適合的規劃指標加以應用。

樓地板面積指標

樓地板面積指標=

樓地板面積包含無塵室面積、廠務設施面積及其他附屬空間等等，主要為提供廠區平面空間需求，如配合建築面積可擬定樓層數以評估建築高度，並將平面配置轉化為垂直系統，亦可作為預估土建成本的重要數據。

圖二說明：越多的樓地板面積雖然代表著更多的面積可供廠房配置，但考量在有限的建築面積下，就必須向更高的樓層規劃，以科技廠房而言，越高樓層所受的地震力及微振的影響就越大，規劃者必須謹慎面對並非一昧的追求樓地板面積極大化。

圖二、樓地板面積指標

此項指標如搭配建築面積來看就可約略看出樓層數，以C廠區而言，雖然樓地板面積最大，且配合產能增加潔淨室樓地板面積後，因受限於建築面積，必須將無塵室空間加以堆疊，這便成為全堆疊式的晶圓廠(Fully Stack Fab)；辦公棟則刻意縮小建築面積，但在滿足空間需求後，成為目前公司擁有最高樓層的辦公室。

潔淨室空間指標

潔淨室空間指標=

潔淨室是指一個具有低污染水準的環境，符合製程需求並作為晶圓生產主要的場所，是廠區產能規劃的重要指標，如無法滿足產能所需的潔淨室面積，就必須調整規劃方式，甚至需改變整個新建專案以符合預期目標。當潔淨室面積透過指標取得後，就可進行廠房廠務系統的規劃，並可作為編列廠務系統預算的重要數據。

圖三說明：隨著目前製程先進技術的提升，單位產能所需的土地面積越來越大，這也是規劃者不得不面對的課題；從指標折線圖觀察，全堆疊式的廠房所產出潔淨室面積比例遠大於其他廠區，此外D廠區之後的廠房，隨著高階製程的精進，單位建築面積及樓地板面積所產生的潔淨室面積也相對較少，主要原因是為了滿足新式生產機台必須使用三層式生產架構，而所謂三層式的生產架構包含Clean Fab、Clean Sub Fab及Utility Sub Fab（前者為主機台設備空間，後兩者為附屬機台設備空間），所造成的因素相對減少兩層式的生產架構（無Utility Sub Fab）的比例，這也是未來高階製程廠房規劃的趨勢。

圖三、潔淨室空間指標

廠務空間指標

廠務空間指標=

廠務空間是指為滿足生產製程需求提供足夠的供應及維生系統，此指標主要作為檢核空間需求是否足夠，並與潔淨室面積所擬定的廠務系統相互比對以符合規劃需求。

圖四說明：由此指標觀察，廠務空間與潔淨室空間折線相互呼應，驗證當潔淨室空間面積需求增加，代表廠務空間也相對增加；另外從指標觀察，單位潔淨室面積對應的廠務空間也相對提高，這也是未來規劃必須注意的趨勢。

圖四、廠務空間指標

未來的發展

晶圓製造隨著先進製程發展，公司12吋晶圓由0.13微米、90、65、40、28、20、16奈米進而邁進更先進技術開發，每個世代交替的廠房規劃指標亦必須隨著製程的腳步調整，以過去的經驗作為未來的參考，列舉未來新廠規劃所面臨的困難及挑戰指標，作為未來規劃時的參考：

• 隨著製程技術的提升，需要更多樣的氣體與化學品使用，規劃者必須提供更具彈性的廠務空間供未來擴充使用。
• 目前三層式晶圓生產設備的機台增加，影響未來廠房利用效率，同一建築物可以提供的潔淨室比例變小，必須要使用更大的土地以滿足生產所需。
• 滿足綠色製造需求及因應新環保法規的要求，必須增加更多水汙染及空氣汙染防治設施，這也是過去廠房規劃較缺乏數據分析的一部分。
• 利用5D系統將空間指標明確的細分，自動的歸納空間需求，作為未來規劃時的參考。

結論

新廠規劃指標可以協助規劃者了解是否達成建築物空間有效使用及滿足建築空間需求。廠區規劃在專案執行歷程中是時間最短的階段，但後續的專案設計、發包、施工及營運等階段，卻都必須依循由規劃階段就已決定的方向，因此如何在時間有限的情況下做出正確的決策就顯得非常重要。以往的規劃多依賴專案經驗的判斷，近年來持續進行新的廠房建設，已經累積很多重要廠房數據資料，若能妥善運用，必能讓未來廠房規劃更有效率及效益。