前序|PREFACE
2023年,联创战略研究院初步梳理、探索了“工业上楼”的迭代与设计策略,推出了《工业上楼设计专题研究1.0》年度研发课题成果,并在此与大家进行了系列分享。
2024年,为进一步赋能设计能力,增强空间设计与产业类型的适配,联创战略研究院从产业类型角度出发,精选智能制造、电子信息、生物医药、新能源&新材料四大产业方向,从重点细分领域的关键工艺的空间需求入手,拆解产业链环节,通过大量的案例数据统计及园区调研,得出高度适配招商对象的建筑载体参数,以及相应园区生产配套的全方位需求,即“工业上楼设计专题研究2.0”。
继上一次与大家分享了《工业上楼设计专题研究2.0》中的“智能制造”产业部分,在此,与大家分享“电子信息”产业部分。
/ 电子信息产业细分
电子信息所涉及的3个产业细分分别是物联网、半导体与集成电路、工业软件及新兴平台。其中,半导体与集成电路产业集群是新一代信息技术战略产业的内核。物联网中超高清视频显示以及智能传感器的核心环节面板制造的技术迭代和制造壁垒高,智能传感器的核心制造环节不亚于半导体与集成电路制造。物联网、半导体与集成电路2个产业细分均呈现工艺复杂特殊性、高度定制化的特点。而工业软件及新兴平台产品以设计研发为主,生产工艺流程相对简单,对应的建筑空间参数要求适中,较易实现“上楼”
物联网是指通过传感器、RFID及芯片等感知设备,按照约定协议,连接物、人、系统和信息资原,实现对物理和虚拟世界的信息进行处理,并作出反应的智能服务系统。据相关数据显示,我国物联网市场规模由2017年1.18万亿增至2023年3.9万亿,2017-2023年的年均复合增长率25.3%,预计2024年物联网市场规模将达4.31万亿。
电子信息产业概况 单位:万亿 数据来源:中商情报网
集成电路是指把实现某项功能或多项功能的大部分电路集成到一个整体封装中,以一个零件的形式出现在电子产品电路中。集成电路可以由半导体组成,也可以由半导体以外的零件组成。据相关数据显示,中国集成电路行业市场规模由2017年的0.54万亿增长至2023年的1.3万亿,年均复合增长率为17.9%,预计2024年集成电路市场规模将达1.4万亿
工业软件是指应用于工业领域,为提高工业研发设计、业务管理、生产调度和过程控制水平的相关软件和系统。工业软件的研发、应用和普及已成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。据相关数据显示,2023年中国工业软件市场规模达到0.28万亿,2019-2023年的年均复合增长率达13.20%,预计2024年中国工业软件市场规模将达到0.32万亿。
电子信息产业领域细分
| 物联网
物联网是数字化转型时代热门的技术之一,是智能家居、自动驾驶汽车、智能电表和智能城市背后的核心技术。随着传统经济数字化智能化升级步伐加快,各领域都迎来了数字化、智能化转型升级,生产智能化和生活智慧化趋势进一步加速,为物联网产业进入下一阶段高速发展期积蓄势能。
产业链研究
中国物联网产业链上游为感知识别,包括智能芯片、智能控制器、传感器、RFID、语育识别设备等;中游为网络通信,网络传输层包括通信模组、通信设施等;平台管理层包括物联网平台、系统软件等;下游为应用服务,主要应用于智能终端、超高清视频显示产业、智能家居、车联网等领域。
物联网产业链 资料来源:中商情报网
生产工艺需求研究
传感器、通信设备
上游核心基础器件制造涉及注塑、冲压、电子类组装等环节,中游主设备终端制造涉及SMT、DIP等电子工艺和组装环节。
传感器、通信设备生产流程示意图(光模块器件和设备制造)
资料来源:中商情报网
设计要点与核心参数
层数:传感器方向包含传感器加工及组装、传感器封装、传感器测试,其中传感器测试和封装一般在2层以下,宜低楼层布置;
层高:光模块首层层高宜大于等于8m,传感器细分方向首层荷载:传感器、光学组件都对承重的要求较高,首层地面荷载宜大于等于2.0T/㎡,4层及以上荷载宜大于等于0.8T/㎡;
减振隔震:传感器以及光学模组等在生产过程中应严格实行防微震,加大柱径、减小柱距,采用6-8m柱距,可以满足防微震要求;
洁净厂房:传感器及光学模组生产需要在万级无尘厂房中进行,需要建设洁净厂房;
废气、废液处理:传感器生产过程中会产生大量的废水和废气,厂房需要有相应的排水和排气系统,进行有效的处理和排放。
特殊供电:传感器及光学模组生产需要大量稳定电力供应,厂房需要有稳定可靠的独立电源供给系统。
智能终端
主要生产环节集中在下游终端组装及代工,下游核心生产流程为:组装→测试→包装→出库,主要涉及SMT、DIP等电子工艺和组装产线。
智能终端生产流程示意图(以智能手机为例)
资料来源:中商情报网
设计要点与核心参数
荷载:涉及大量产品喷涂电镀、表面处理、涂胶溶胶及注塑工艺,对荷载有较高要求,首层荷载≥2.0T/㎡,2~3层荷载≥1.2T/㎡
减振隔震:智能终端细分中VR/AR微投影器件中,VC-C微振动控制标准的区域的柱距不建议大于6m;VC-A、VC-B微振动控制标准的区域的柱距不建议大于10m;
特殊供电:生产需要大量稳定电力供应,厂房需要有稳定可靠的独立电源供给系统;
废气、废液处理:生产过程中会产生大量的废水和废气,厂房需要有相应的排水和排气系统,进行有效的处理和排放。
超高清视频显示(以核心面板制造工艺为例)
超高清视频显示产业生产流程示意图(以核心面板制造工艺为例)
资料来源:中商情报网
设计要点与核心参数
层高:超高清视频显示生产用房首层至三层层高不宜小于12m,四层及以上生产用房层高不宜小于6.5m;
荷载:鼓励首层地面荷载达到2.0T/㎡及以上,二至三层楼面荷载1.5T/㎡及以上,四层及以1.0T/㎡及以上,以满足超高清视频显示产业生产工艺的普适性要求;
柱距:超高清视频显示生产用房主要柱距不宜小于9m,并应符合连续生产特性;
平面设计:超高清视频显示的显示器制造环节标准层建议使用大面积,面积宜大于等于5000㎡,平面短边不宜小于45m;
洁净厂房:相关零件生产需要在万级无尘厂房中进行,需要建设洁净厂房;
废气、废液处理:超高清视频显示设备设施生产过程中会产生大量的废水和废气,厂房需要有相应的排水和排气系统,进行有效的处理和排放;
特殊供电:园区供电负荷不应低于200瓦/平方米,应设置双回路供电保障,以满足超高清视频显示产业的工艺需求;
仓储要求:基于超高清视频显示企业对仓储空间的大量需求,园区宜按仓储建筑面积与生产建筑面积1:100的标准设置共享仓储空间.
| 半导体与集成电路
集成电路是信息技术产业的核心和基石,也是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。
产业链研究
集成电路产业链上游主要为芯片材料和设备制造企业,包括芯片核心材料、芯片设计工具、晶圆制造设备、芯片封装与测试设备等。集成电路产业中游为集成电路设计、制造与芯片产品。下游为集成电路产品的应用领域,主要为计算机、网络通信、消费电子、汽车电子等行业。
半导体与集成电路 产业链 资料来源:中商情报网
生产工艺需求研究
半导体与集成电路细分生产环节主要包含了设计、制造、封装以及测试。
集成电路生产流程示意图
资料来源:中商情报网
设计要点与核心参数
层高:晶圆制造环节对空间的要求高,层高需要8.0~10.0m,不宜上楼;
荷载:集成电路晶圆制造以及芯片封装测试均需要满足1.5t/㎡以上;
柱距:半导体芯片制造、封测环节的主要柱距宜为9.6m;
平面设计:半导体厂房通常需要较大的面积,以容纳各类设备和生产线。一般来说,半导体厂房的短边应大于36m,3-4个柱网,满足20m的生产线布置;半导体与集成电路的晶圆生产与封装环节标准层面积不宜小于5000㎡。
减振隔震:芯片在生产过程中应严格实行防微振,加大柱径、减小柱距对降低微振频率有一定作用;
洁净厂房:集成电路制造对无尘车间环境的控制有较为严格的要求,面积大、洁净等级高、温湿度控制精度高;
废气、废液处理:半导体生产过程中会产生大量的废水和废气,厂房需要有相应的排水和排气系统,进行有效的处理和排放;
仓储要求:半导体与集成电路园区宜提供集中共享危化品仓库,满足存储堆放物资和产品的配套仓库或专用空间,以降低企业的综合成本;
| 工业软件及新兴平台
近年来,国产工业软件企业研发进度加快,国内工业软件行业迎来高速发展期,产业规模显著扩大。随着电力能源、汽车制造、航天航空、轨道交通、工业通信、机械设备等下游行业的发展,国内市场对国产工业软件的需求不断提升,我国工业软件市场规模不断扩大,行业发展前景十分广阔。
产业链研究
工业软件上游为软硬件设备,包括硬件设备、操作系统、开发工具、中间件等;中游根据产品的具体用途,可以将工业软件分为嵌入式软件、研发设计类软件、生产控制及管理类软件、协同集成类软件等类别;下游应用于工业通信、能源电子、汽车制造、安防电子、航空航天、机械设备等领域。
工业软件产业链研究 资料来源:中商情报网
生产工艺需求研究
工业软件及新兴平台细分主要为研发设计环节,涉及生产制造流程较少,可按常规研发办公空间设置,且较易上楼。
工业软件生产流程示意图 资料来源:中商情报网
设计要点与核心参数
平面设计:工业软件及新兴平台只需要满足基本研发办公需求,因此厂房建议标准面积大于等于1200㎡,基本单元面积建议大于等于300㎡。
| 电子信息产业“上楼”可行性
电子信息产业各细分产业相关产业链行业,上楼可行性汇总如下。
电子信息产业上楼可行性
/ 电子信息产业厂房要素设计
根据对全国近100个物联网、半导体与集成电路以及工业软件及新兴平台产业企业的数据分析,将电子信息产业厂房设计各项要素进行经验项目数据分析,如层高、荷载、柱网、平面布置等。
| 层高
物联网、半导体与集成电路细分产业厂房案例数据分析:首层层高区间为6.0-10.8m,多数案例集中在6.0m、8.0m、10.8m;中区(2-4F)层高区间为4.5-6.0m,多数案例集中在4.5m、5.5m、6.0m;高区(5F及以上)层高区间4.5-5.5m ,多数案例集中在4.5m、5.5m。
工业软件和新兴平台细分产业厂房案例数据分析:首层层高区间为5.0-6.0m;中区(2-4F)层高多数案例集中在5.4m。3.以上数据分析结果与相关规范推导结果基本相符。
电子信息产业案例层高分布(单位:m)
| 荷载
物联网、半导体与集成电路细分产业厂房案例数据分析:首层荷载区间为1.0~2.0t/㎡,多数案例集中在1.5t/㎡、2.0t/㎡;中区(2-4F)荷载区间为0.8~1.5t/㎡,多数案例集中在0.8t/㎡、 1.0t/㎡、1.5t/㎡ ;高区(5F及以上)荷载区间为0.5~0.8t/㎡,多数案例集中在0.5t/㎡、0.65t/㎡、0.8t/㎡ 。
工业软件和新兴平台细分产业厂房案例数据分析:首层荷载集中在0.8t/㎡;中区(2-4F)荷载集中在0.65t/㎡;高区(5F及以上)荷载区间为0.5~0.65t/㎡。
电子信息产业案例承重荷载分布(单位:t/㎡)
| 柱网
1.由于数据信息的缺失,只能综合考虑电子信息行业大类的数据情况。根据电子信息行业大类产业厂房案例数据分析,可得柱网区间为8.4~10.0m,多数案例集中在8.4m、9.0m、10.0m。
2.相比较而言,电子信息产业中的物联网以及半导体与集成电路细分产业,存在一部分产业会用到9.0m及以上的大柱网。
电子信息产业厂房柱网分布(单位:m)
大体积设备对柱网的影响
部分产业由于生产过程需要使用大体积机器设备,小柱距不利于设备的摆放和产品线的布置,因此需考虑适当加大柱网尺寸。
根据流水线布线长度,合理确定厂房柱网、长宽及标准层面积。为保证生产使用的灵活性,鼓励采用8.7m×8.7m、8.7m×12.0m的柱网结构,满足从标准生产线到大型生产线的灵活通用性。
| 平面
标准层面积:电子信息厂房相关案例的标准层面积分布较为均衡,从1000~2000㎡、2000~3000㎡以及3000㎡以上三个面积段均有较为客观的产品分布,并且大面积3500㎡以上的案例相对较少,1000~2000㎡的案例相对较多,因此考虑标准层时,应以小面积段为主,尤其对于物联网、工业软件及新兴平台细分产业而言,而对于半导体与集成电路细分产业可考虑使用大面积。
平面形式:由于电子信息产业相关单位所需要的生产办公单元相对较小,因此比较适合使用组合拼接的平面形式,如:风车型、L型等。
电子信息高层厂房标准层面积分布(单位:㎡)
生产工艺对布局影响分析:物联网&半导体与集成电路
以生产线为主要生产空间的厂房标准层,需结合不同生产线的长度来规划厂房的面积以及长宽比。
小型生产线:如光学模组电子元器件SMT,一般需满足16-18m的生产线长度。
中型生产线:如智能终端SMT、DIP设备,一般需要满足70-80m的生产线长度。
大型生产线:一般需要80-100m以上的生产线长度。
因此,针对此类厂房空间的标准层一般采用长方形,建议最小保证16m(2个完整柱网)的进深空间;针对小型生产车间建议保证最小24~26m(3~4个完整柱网)的长度空间;针对中型生产车间建议保证最小70m(6~8个完整柱网)的长度空间;大型生产空间可是具体生产要求定制。
| 货运体系
货梯配置:根据数据分析以5T搭配3T货梯为主,物联网以及半导体与集成电路厂房需要考虑配置5T货梯。具体配置数量可参考相关规范,平面布置时需注意预留相关货梯管井设置,为今后改造提供相应的可能性。
客梯配置:根据数据分析以1T、1.35T、1.6T为主,具体配置数量可参考相关规范,平面布置时需注意预留相关货梯管井设置,为今后改造提供相应的可能性。
电子信息高层厂房案例货梯、客梯规格配置
| 电子信息产业厂房模型
电子信息产业厂房模型
/ UDG电子信息产业园设计实践
联创设计集团秉承研发和实践双向驱动的理念,深耕长三角,环渤海城市群,在电子信息/"工业上楼“方面已有可喜的积累。在此,选择部分与大家分享。
| 案例1. 无锡量子感知产业园(建成)
项目概况
项目位于无锡市惠山区,规划设计引入生态开放轴线,联系城市和产业园。园区内部采用人行系统和车行系统分流的方式,使生态共享广场成为园区的安全、绿色、宜人的生态公共活动场地。研发办公区设计采用标准化建筑空间模式,便于园区整体性和分期建设的协调性。高层配套区主要客群为青年人才,为提供青年社区交流和互动,设置底层共享配套,使园区集合研发、办公,配套的充满活力的社区。
项目鸟瞰
项目指标/功能布局
产品特点:
1.易实现无柱空间,生产线可环绕布置;
2.室内空间品质高,采光条件良好;
3.产品可分割租售。
剖面特点:
1.厂房生产区域对应的地下空间不开挖,对防震抗震有要求的企业招商不受限制;减少开挖,节省成本;
2.低区布置重型生产,层高较高,高区布置研发及配套办公,实现楼栋内厂办一体化。
产品特点/剖面特点
立面造型
生产厂房因造价控制,采用窗墙系统。设计通过水平线条和立面上的凹凸变化,让厂房具表现力和视觉吸引力,为现代产业工人提供了更有归属感、更有活力的工作环境。
园区形象
| 案例2. 无锡新发东裕智能制造产业园(在建)
项目概况
项目位于江苏省无锡市新吴区,是高浪渡管理片区的首个城市更新项目,同时位于环太湖科创带和新加坡科创园的范围内,具有近期落实工业上楼、产业升级,远期辐射整个片区,引领片区发展的设计诉求。通过产品创新实现更具产品力的产业垂直模块。通过立面塑造,形成“太湖波光,产业之窗”的建筑形象。
项目总平面/鸟瞰
项目指标
多元,活力
设计立足于实践产城融合、工业上楼理念,以打造面向未来智造产业的全链平台,形成产城融合的新型活力社区,树立面向城市的产业地标为愿景展开设计;并通过独特的建筑布局,形成绿色生态的园区环境,舒适人性的轴线网络。
项目功能
剖面特点
标准化 + 模块化 + 灵活度,开放多元功能,升级园区功能空间,营造符合时代需求的产业社区。
智造基底 + 研创单元 + 可替换单元的产业垂直模块
产业垂直模块/3000㎡/1500㎡智造基座标准层
平面特点
厂房单体呈“V”字形布局,与总体布局相协调,生产区域完整,内凹区域可作为共用卸货平台。
“V”字形平面
立面特点:
在严格预算控制的前提下,根据形象与功能的要求,分等级调配立面不同区域的立面做法。例如:园区内外主要形象昭示采用幕墙体系,用宽大的金属板面打造简洁大气的“产业之窗”。厂房其他立面采用窗墙体系,在控制成本、优化品质的同时保持立面完整统一。
幕墙体系/窗墙体系
项目形象
| 案例3. 嘉兴高新智能智造信息港(深化中)
项目概况
项目位于浙江省嘉兴市秀洲区,为一类工业用地(M1),地上项目分为东西两区,其中东区为融合区域(办公科研属性厂房及其配套),西区为生产区域(生产属性厂房)。
项目指标
规划策略
设计以贯穿南北的绿色大道划分明确的生产区与融合区,以尺度适宜的东西景观链接组织东西区域的生活交流。融合区以双子塔形象塑造工业社区新地标,生产区以标准模块的灵活排布打造运营及形象无限可能。
项目功能布局
项目鸟瞰
货运、人行流线设计
货运围绕外围,设置足够尺寸的宽大卸货区域、平台,满足大型设备的空间尺寸。以内部环绕式花园走廊组织人行流线。
平面流线
/结语
以信息技术为基础的新一轮科技革命正向纵深发展,电子信息产业发展迎来新一轮的黄金机遇期。近年来,在政策与市场需求的共同作用之下,我国电子信息产业链的发展规模稳步上升。基于电子信息产业的快速发展,部分产业园区运营商瞄准该领域,聚焦产业链上下游关键环节,打造以电子信息产业为主导的特色园区。
继“智能制造”、“电子信息”章节,我们也将在此与大家陆续分享“生物医药”和“新能源&新材料”部分,敬请期待。
- END -