淨室(Cleanroom，無塵室或潔淨室)是指一個具有低污染水平的環境，這裡所指的污染來源有灰塵，空氣傳播的微生物，懸浮顆粒，和化學揮發性氣體。
基本介紹
- 中文名：淨室
- 外文名：Cleanroom
- 又名：無塵室或潔淨室
- 條件：具有低污染水平的環境
簡介,淨室系統,淨室空調的特性,淨室軟體工程及發展,
簡介
淨室，又稱無塵室、潔淨室或清淨室，是指一個具有低污染水平的環境，這裡所指的污染來源有灰塵，空氣傳播的微生物，懸浮顆粒，和化學揮發性氣體。更準確地講，一個淨室具有一個受控的污染級別，污染級別可用每立方米的顆粒數，或者用最大顆粒大小來厘定的。低級別的淨室通常是沒有經過消毒的（如沒有受控的微生物），更在意的是淨室中的灰塵。
淨室的定義為：將空間範圍內之空氣中的微塵粒子等污染物排除，而得到一個相當潔淨的環境。亦即：這個環境中的微塵粒子相當少，稱之為淨室。淨室被廣泛地套用在對環境污染特別敏感的行業，例如半導體生產、生化技術、生物技術、精密機械、製藥、和醫院內的手術室等行業等，其中以半導體業其對室內之溫濕度、潔淨度要求尤其嚴格、故其必需控制在某一個需求範圍內，才不會對製程產生影響。作為生產設施，淨室可以占據廠房很多位置。
淨室系統
淨室系統，製造匹配規格之潔淨空氣，連續且穩定供給足夠之潔淨空氣於使用端，淨室內的製造區（FAB）。一般而言，製造潔淨空氣之氣源為外氣（OUTSIDE AIR），經過淨室系統各種處理單元設備之處理後進而得到匹配規格之潔淨空氣。以下簡單介紹其處理流程：外氣經由外氣空調箱（Make-up Air Unit或MAU）初步過濾微塵（particle）並控制其溫濕度後，經由迴風管道間（Mech. Chase），將淨室之循環風量與外氣空調箱之補充風量混合，經由冷卻盤管（Dry Cooling Coil）將迴風管道間之迴風降溫至淨室要求之規格，透過循環風扇（Fan Filter Unit或FFU）帶動淨室的氣流循環帶走微塵及熱量，最後經過超高性能過濾網（Ultra-low penetration air或ULPA Filter）過濾後，供應至Fab區。
淨室空調的特性
- 溫濕度要求比一般空調高
一般空調要求在18°C~26 °C之間，相對濕度則在40%~65%之間；淨室空調必須控制在22°C~24 °C之間，相對濕度則在45%~55%。 - 恆溫恆濕控制
由於半導體製程對溫濕度變化的大小極為敏感，故在淨室大部分區域必須控制在± 1°C及± 3%之內。 - 所需的外氣較多
由於半導體工廠中，製程系統需使用大量的化學品和毒氣，這些化學品和毒氣所產生的揮發氣體和廢氣必須予以全數排除，故排氣量相當大，為維持淨室壓力比外面的大氣壓力大，此時所補充的空氣量亦隨之增加。 - 空調系統24小時全天運轉並監控管理
半導體工厂部分製程設備，對溫濕度變化極為敏感，如黃光區Stepper光學機台，些微的溫、濕度變化均會使設備的準度偏差，另外晶片等產品也必須置放在定溫定濕的環境下，故空調系統必須24小時監控管理之。 - 半導體廠淨室室內壓力大小
半導體廠淨室室內壓力必須比室外高些許，除了為避免室外的溫、濕度、微粒影響淨室生產區的環境條件外，並可延長淨室ULPAfilter的壽命，但不能無條件增加，如此將使向外逸散的潔淨空氣增加而增加運轉成本。 - 氣流分布須均勻
淨室空調為帶走淨室內所產生的微塵粒子以維持潔淨度故除了氣流速度須達到一定之要求標準外，氣流的流線形狀也必須依不同的淨室檔次加以適當的控制。
淨室軟體工程及發展
淨室是一種以合理的成本開發高質量軟體的基於理論、面向工作組的方法。淨室是基於理論的，因為堅實的理論基礎是任何工程學科所不可缺少的。再好的管理也代替不了理論基礎。淨室是面向工作組的，因為軟體是由人開發出來的，並且理論必須簡化到實際套用才能引導人的創造力和協作精神。淨室是針對經濟實用軟體的生產的，因為在現實生活中，業務和資源的限制必須在軟體工程中予以滿足。最後，淨室是針對高質量軟體的生產的，因為高質量改進管理，降低風險及成本，滿足用戶需求，提供競爭優勢。
淨室理論基礎建立於20世紀70年代末80年代初，資深數學家和IBM客座科學家Harlan Mills闡述了將數學、統計學及工程學上的基本概念套用到軟體的構想。受Edsger Dijkstra關於結構化編程、Nicholas Wirth關於逐步求精、David Parnas關於模組化設計的影響，Mills為軟體的工程方法奠定了科學基礎。
兩大基本觀點促進了Mills的工作：首先，程式是數學函式規則，其次，潛在的程式執行是無窮的，質量認證必須進行統計採樣。第一個觀點使所有函式理論向軟體開發敞開大門，導致以下技術的產生：盒式結構規範及設計、函式理論正確性檢驗及增量開發，第二個觀點使所有統計理論在軟體測試方面得到套用，導致了統計使用測試和質量認證。
Mills的觀點在其與同仁A1an Currit，Michael Dyer，Alan Hevner，Richard Linger，Bernard Witt及IBM公司聯邦系統部的其他同事的合作中得到了修改和演示。1979年由Addison—Wesley出版的《結構化編程：理論與實踐》(作者：Linger，Mills和Witt)介紹了軟體規範、設計、認證及再工程中的函式理論方法。《信息系統分析和設計原理》(作者：Mills，Linger，Hevner，Academic出版公司，1986)介紹了系統規範、設計和認證中的盒式結構方法，同時介紹了項目管理的增量開發。1987年，淨室將這些思想融合在一起。“淨室”一詞借自半導體業，強調“防患勝於除患”的思想。《淨室軟體工程》(作者：Mills，Dyer和Linger)刊登於《IEEE軟體》1987晰年5月刊上。
第一項淨室軟體項目由IBM的Richard Linger於20世紀80年代中期負責實施。COBOL結構化設施項目開發出一項商業軟體再工程產品，該產品顯示出了卓越的質量水平及用戶使用可靠性，淨室方法得到了初步確認。
1990年，Richard Linger創建了IBM淨室軟體技術中心，在此，淨室方法、自動化及技術改變得到進一步改進。20世紀90年代初，IBM生產出運用淨室方法開發的海量存儲控制單元適配器，售出了數千單元，直至1997年產品超過使用壽命後，仍未收到任何反映淨室微碼現場故障的報告。這項開發由Mike Brewer領導，成員有Paul Fisher，Dave Fuhrer，Karl Nielson及其他一些工作組成員。認證測試由Joe Ryan和Mike Houghtaling領導。如今，IBM公司存儲系統部的測試實驗室無可爭議地成為統計使用測試方法的全球巨擎。
從20世紀80年代末到90年代初，享有盛名的國家宇航局(NASA)哥達德飛行控制中心(GSFC)軟體工程實驗室(SEL)在Vic Basili，Scott Green，Rose Pajerski，Jon Valett等人的領導下進行了一系列淨室試驗。這些試驗被認為是迄今為止軟體工程領域進行的一次最完整的研究。4個規模依次擴大的地面控制軟體系統按淨室工程方法開發出來，結果表明，與NASA GSFC已足以讓人佩服的底線相比，質量和生產力還有一致的提高。
20世紀80年代中期，在美國國防部的ARPA STARS項目(自適應的可靠系統軟體技術)的形成期，STARS領導層選取淨室作為開發和商業化的核心技術。領導層包括Dave Ceely，Dick Drake，Bill Ett，Joe，Greene，John Foreman，Jim Moore等。Mills博士和Arnie Beckhardt為推動淨室技術而建立的軟體工程技術公司(SET)被選來推動淨室技術的商業化，在SIldzS的支持下，SET在淨室的手段和工具方面取得了顯著進展。
與此同時，Mills博士正就使用淨室建立一家名為Q—Labs的公司而同歐洲的I．M．Ericsson AB進行商談，為軟體工程新技術走出實驗室，向Ericsson(愛立信，譯者注)進行轉讓。自兩家公司成立之初，Q-Labs和SET就是商業夥伴，以後兩家公司於1998年合併為Q—Labs公司。
20世紀90年代初，美國陸軍Picatinny Arsenal執行了一個淨室項目，並在這個項目中獲得了20倍於引進淨室技術所用的投資回報。1996年國防部軟體數據與分析中心在其所作的軟體方法比較分析中，報告淨室具有真實的價值和質量優勢。其他留有軟體生產和質量方面歷史數據的機構也用淨室進行了大型項目的研發，它們公開發表了其結果。淨室實踐明顯改進了IBM、Ericsson、NASA、DoD及許多其他機構的軟體項目產出。淨室的數據表明而且將繼續表明，採用淨室學科有可能使軟體成組性能得到很大的改善。
Carnegie Mellon大學軟體工程研究所(SEI)實際上已成為改進軟體工程實踐方面的領頭羊。SEI的軟體能力成熟度模型(CMM)成為一項已被認可並廣泛用於改善軟體工程實踐的管理模型。1996年SEI完成了一個項目，該項目定義了淨室參考模型並將淨室的工程技術映射到CMM的管理過程中。這項工作的主要結論是淨室與CMM是兼容的、相互支持的。該工作在1996年2份SEI技術報告中進行推廣：淨室軟體工程參考模型(Linger，Trammell，1996)和軟體能力成熟度模型(CMM)的淨室軟體工程實踐(Linger，Paulk，Trammell，1999)。經Carnegie Mellon大學許可，本書將淨室軟體工程參考模型也納入其中。
淨室技術一直由Mills及其在全球各大學和工業界的同仁進行講授，他們是Vic Basili，A1an Hevner，Richard Linger，Jesse PboIe，Dieter Rombach，Shirley Becker，Richard Cobb, Michael Deck，Chuck Engle，Philip Housler，Ara Kouchakdjian，John Madin，Dave Pearson，Mark Pleszkoch，Stacy Prowell，Steve Rosen，Kirk Sayre, A1an Spangler，Carmen Trammell，Gwen Walton和James Whittaker。另外，還有很多人通過大量實地套用而推進淨室實踐，包括Mike Brewer，John Gibson, Mike Houghtaling，David Kelly，Jenny Mordes，Rob Oshana，Jason Selvidge，Wayne Sherer和Tom Swain。他們每個人都為淨室成為真正的軟體工程學科做出了各自的貢獻。
一項工程的發展是以其科學理論為基礎的，實踐中的改進從遵循源自實踐的第一條原理開始並沿著科學的軌道向前發展。淨室實踐的改進和進展正是按照這種模式進行並將繼續進行下去。
淨室規範方法的精化的研究主流已經形成並在本書中予以說明。Mills使用的函式理論，激發了David Parnas在序列(跟蹤)分析和域劃分方面的工作，這又激發了Hailong Mao在典型序列歷史方面的研究，以上三者為本書中提到的Stacy Prowell和Jesse Poore基於序列規範的定義打下了基礎。
另一項由Gwen Walton和Jesse Poore所從事的獨立的研究，將基於Markov鏈使用模型套用到了運籌學的最佳化方法當中。他們的研究將基於約束的方法套用到使用建模中，該研究有望加強淨室統計測試實踐的控制，提高其價值。
其他在決策理論、先進統計設計、建模與仿真等有關理論和工程實踐領域內開展的工作正在取得進展，淨室軟體工程也一定會隨著得到進一步的改進。
