Nella Germania dell’Est, nel cuore della “Silicon Saxony”, sorge uno stabilimento per la produzione di semiconduttori che incarna sia la complessità che la grandezza. Il progetto su larga scala prevede l’ampliamento di un sito produttivo esistente e comprende circa 78.000 metri quadrati di spazio dedicato alla produzione, una camera bianca di 22.000 metri quadrati e un edificio centrale di servizi (CUB) di 40.000 metri quadrati, il tutto progettato per supportare la produzione di semiconduttori di prossima generazione.
Exyte si è aggiudicata il progetto nel 2023, segnando il suo secondo contratto EPC (Engineering, Procurement, and Construction) più grande nell’Europa continentale. Il progetto dimostra la capacità di Exyte di realizzare strutture su larga scala e altamente complesse con rapidità, precisione e qualità. Mette inoltre in evidenza la forza del suo approccio integrato alla realizzazione dei progetti, dalla progettazione all’esecuzione.
Realizzato su un’area limitata, lo stabilimento è dotato di un’ampia infrastruttura di servizi sotterranea e si avvale di un approccio costruttivo basato in larga misura sulla prefabbricazione.
Ripensare gli approcci progettuali convenzionali
Per portare a termine con successo il progetto nonostante i notevoli vincoli di spazio, Exyte ha dovuto ripensare gli approcci progettuali convenzionali. Anziché espandersi verso l’esterno, la soluzione è stata quella di costruire in profondità, trasformando un limite in una caratteristica distintiva del progetto. A differenza della maggior parte degli impianti per semiconduttori, in cui gli edifici di supporto chiave, come il Central Utilities Building (CUB), sono disposti attorno allo stabilimento di produzione principale, l’ingombro limitato non lasciava spazio per un’espansione orizzontale. La risposta di Exyte è stata quella di spostare la maggior parte dell’infrastruttura tecnica sottoterra.«I lavori sotterranei, da soli, rappresentavano qualcosa che non avevamo mai visto prima in Europa su questa scala», aggiunge Mark Britton, vicedirettore di progetto. I livelli più bassi dell’edificio ospitano ora estesi sistemi di supporto, che costituiscono la spina dorsale della struttura. I sistemi di trattamento delle acque reflue, con serbatoi di stoccaggio fino a 25 metri cubi, sono affiancati da grandi impianti di refrigerazione, infrastrutture di distribuzione elettrica e sistemi di stoccaggio dell’acqua su larga scala, tutti accuratamente integrati nel sottosuolo.
Questa configurazione sotterranea altamente ingegnerizzata non solo ha risolto la sfida dello spazio, ma ha anche consentito un utilizzo ottimale della superficie disponibile in superficie, garantendo la massimizzazione delle aree di produzione pur mantenendo efficienza, sicurezza e resilienza operativa a lungo termine.
Manuel Magg, direttore del progetto Exyte
Progressi paralleli grazie alla produzione fuori sede
Exyte ha fatto ampio ricorso alla produzione fuori sede (OSM) in questo progetto come risposta strategica per garantire una consegna più rapida, affrontando al contempo i limiti di spazio. Intere sezioni dell’infrastruttura interna dello stabilimento, compresi gli impianti chimici, del gas, idrici, di trattamento delle acque reflue e di scarico, sono state preassemblate nella vicina Repubblica Ceca da Exentec, una società del gruppo Exyte. Questi impianti sono stati integrati in grandi moduli completamente assemblati, delle dimensioni di circa sette metri per tre, prima di essere trasportati a Dresda e posizionati direttamente in loco.
«L’OSM ci ha permesso di eseguire i lavori di installazione più complessi altrove», spiega Magg. «Quando i moduli sono arrivati in cantiere, è stato possibile installarli molto rapidamente, anziché assemblarli pezzo per pezzo in un edificio molto angusto. Questo approccio ha migliorato la sicurezza e il rispetto dei tempi, oltre a semplificare la logistica, riducendo i rischi in cantiere e consentendo la fabbricazione e l’installazione in parallelo».
Vicedirettore di progetto, Mark Britton
OSM in verticale
Per distribuire gas, sostanze chimiche e servizi all'interno dell'edificio era necessaria l'installazione di una rete di pozzi verticali alti circa 45 metri. Installare questi sistemi in loco avrebbe comportato il sollevamento e la saldatura in quota di tubi con diametro fino a un metro, limitando notevolmente l'accesso e rallentando i lavori. Exyte ha invece progettato grandi sezioni di colonne verticali, alte tra i 18 e i 20 metri, come assemblaggi completamente finiti. Queste sono state sollevate dall’alto attraverso il tetto aperto, fissate in posizione e successivamente impilate all’interno dei pozzi. «Sebbene questo approccio abbia richiesto un lavoro di progettazione iniziale aggiuntivo, ha ridotto i tempi di installazione e la congestione in cantiere», spiega Britton.«I lavori sotterranei, da soli, rappresentavano qualcosa che non avevamo mai visto prima in Europa su questa scala», aggiunge Mark Britton, vicedirettore di progetto. I livelli più bassi dell’edificio ospitano ora estesi sistemi di supporto, che costituiscono la spina dorsale della struttura. I sistemi di trattamento delle acque reflue, con serbatoi di stoccaggio fino a 25 metri cubi, sono affiancati da grandi impianti di refrigerazione, infrastrutture di distribuzione elettrica e sistemi di stoccaggio dell’acqua su larga scala, tutti accuratamente integrati nel sottosuolo.
Questa configurazione sotterranea altamente ingegnerizzata non solo ha risolto la sfida dello spazio, ma ha anche consentito un utilizzo ottimale della superficie disponibile in superficie, garantendo la massimizzazione delle aree di produzione pur mantenendo efficienza, sicurezza e resilienza operativa a lungo termine.
Una sub-fab interamente prefabbricata
Forse l’applicazione più significativa dell’OSM è stata nel sub-fab, ovvero l’area della struttura in cui gli strumenti di produzione si collegano ai sistemi di distribuzione, quali l’acqua ultrapura e le sostanze chimiche di processo. Con una superficie di circa 15.000 metri quadrati, la sub-fab è stata designata sin dalle prime fasi del progetto come un ambito da realizzare al 100% fuori sede. “Tutte le condutture principali, ovvero le principali linee di distribuzione per i servizi critici tra cui l’acqua ultrapura e le sostanze chimiche di processo, le condutture secondarie e le diramazioni sono state prefabbricate”, osserva Britton. “In altri impianti in tutto il mondo, l’OSM può raggiungere il 60 o il 70% in questo ambito, ma per questo progetto abbiamo puntato tutto su questa soluzione.” Circa il 20% dell’intero ambito del progetto è stato realizzato utilizzando l’OSM, una quota significativa data la portata del progetto. Ancora più importante, ciò ha permesso di portare avanti più fasi in parallelo.
Pianificazione della complessità
In progetti di questa portata, il successo dipende tanto dalla pianificazione e dalla gestione dei rischi quanto dalle competenze tecniche. In questo caso, i team si sono concentrati sin dall’inizio sull’identificazione dei rischi critici e hanno lavorato a ritroso partendo da milestone fisse per salvaguardare il programma complessivo.
Un esempio è stato il sistema di acqua ultrapura, essenziale per la qualificazione degli strumenti. «Per esperienza, sappiamo che sistemi come quello dell’acqua ultrapura possono richiedere fino a otto settimane per essere messi a norma», afferma il Project Manager Colin O’Kane. «Pertanto, abbiamo pianificato a ritroso e installato tempestivamente un sistema provvisorio. Questa decisione ha permesso di salvaguardare la tempistica del progetto».
Questo approccio disciplinato riflette una mentalità più ampia: come sottolinea Manuel Magg, investire tempo in un’attenta pianificazione consente un’esecuzione rapida ed efficace. Lo stabilimento è ora operativo e produce semiconduttori di potenza, chip a segnale misto, circuiti analogici e microelettronica per l’intelligenza artificiale, svolgendo un ruolo chiave nel plasmare le tecnologie del futuro.