台积电用水有多“抠”?每滴水用3.5次 近9成是再生水

2021年08月31日 19:57 次阅读 稿源:芯东西 条评论

今年以来,缺水影响了很多制造企业,全球芯片代工一哥台积电没怎么被缺水危机影响生产进度,就连在同样遭遇严重干旱的美国亚利桑那州所建新厂,当前建设计划也未受影响。通过近期台积电设施部高级总监 Arthur Chuang 发表的一篇文章,我们提炼了台积电处理水资源短缺问题的要点以及台积电的绿色制造措施,看看台积电用水到底有多“抠”?

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▲“用水大户”如何平稳度过干旱危机?

晶圆厂日用水超 1.5 万升,特别工作组应对供水风险

在全球缺芯的当下,水是芯片制造的基本要素之一。美国水处理设备厂商 Water Technology 的数据显示,一家晶圆厂每天需要消耗 2000 万加仑到 4000 万加仑(约 7570 升-1.5 万升)的水来清洁硅片和冷却设备。如果发生缺水问题,将会严重地影响到芯片厂商的生产能力。

因此为了避免水资源短缺的风险,台积电很早之前就建立了包含供水风险在内的企业风险管理系统。

台积电还有气候相关财务披露特别工作组(TCFD)来确定气候相关的风险。针对不同的缺水阶段,台积电设立了不同的反应程序,以处理短缺情况。

而随着半导体技术的进步,芯片制造的材料和流程也更加复杂,很多化学用品都是芯片制造的重要原料,极大地增加了晶圆厂对水资源质量和数量的要求。

在这样的情况下,每一滴水都十分宝贵。Arthur Chuang 称,无论节水效果如何,台积电都不能忽视任何节约用水的机会。


▲ 台积电每日用水和可用水资源对比(来源:EE Times)

避免有毒溶剂使用,150 只萤火虫安家晶圆厂

Arthur Chuang 在文中写道,水资源的消耗其实是晶圆厂能源消耗的一个单独问题。如果想要实现绿色制造,晶圆厂需要能源管理和废水排放上坚持高标准。

具体到晶圆厂内部,台积电在整个晶圆厂内部建立了能源管理系统,系统中台积电采用了较为高效的 IE3 和 IE4 电机和热回收设备,可以准确地了解每个设施所消耗的能源情况。

同时,台积电开始在晶圆生产中开始减少或避免使用有毒溶剂。据 Arthur Chuang 分享,如今台积电已不在晶圆清洗环节使用 NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂。该溶剂选择性强、稳定性好,经常在高精密电子、电路板或锂电池中用作清洗剂,但是对人体和环境具有一定的毒性。

为了保护水源,台积电还拥有一套可以根据废水特性和浓度运行的废水排放分离系统,并禁止使用任何无法自然分解或从水中去除的化学品。


▲ 台积电水处理槽(来源:台积电)

在这样的努力下,台积电的环境保护策略已经取得了一定成绩。台积电 Fab 15 位于台中大渡山脚下,与自然环境较为贴合。Fab 15 在 2020 年获得了可持续水资源管理标准(AWS Standard)的白金证书,这使台积电成为了全球第一家连续 2 年获得 AWS 白金认证的半导体企业。

由于萤火虫的生长对环境要求较高,尤其是水资源的洁净程度对其成虫相当重要。2020 年 7 月,台积电的 Fab 15 厂区发现了第一只水生黄萤;截至 2021 年 2 月底,Fab 15 中已培育了 150 余只芦生窗萤。这些小生命的出现,侧面肯定了台积电对晶圆厂环境的维护。


▲ 台积电 Fab 15 中的萤火虫(来源:台积电)

再生水厂今年运行,每天可回收 5000 立方米

水处理和回收是台积电节水的重要一环,当前台积电所使用的水源中,85%-90% 都是再生水。

去年,台积电科学园区的再生水厂开工,计划在今年投入使用,以回收工厂废水,补充城市水源。如果水厂建成,每天可回收 5000 立方米的水源;到 2023 年,台积电预计每天回收再生的水资源将达到 2 万立方米。


▲ 台积电再生水厂和 Fab 6、Fab 14 和 Fab 18 示意图(来源:台积电)

在美国亚利桑那州,台积电也和当地市政府、生态系统合作伙伴进行了密切合作,确保水资源的可持续发展。

在台积电的宣传视频中,晶圆厂所有的水源流动都在管道中进行,而不会任其挥发。在晶圆厂中,台积电安装有 9 套再循环系统和 13 种水资源处理设备。


▲ 台积电晶圆厂内部各水资源管线(来源:台积电)

在这些努力下,台积电的工业废水回收率达 85%,每滴水的使用率则超过 350%,也就是说平均每滴水都被台积电使用了 3.5 次。

每年,台积电都会在企业责任报告中概述环境保护等执行计划和结果。在个人层面,其员工需要设定自己的环保和栖息地恢复目标,这些目标的完成与否会直接和员工的绩效评估、激励挂钩,以此鼓励台积电的员工进行环保。

结语:应急措施已就位,晶圆产能或可避免干旱影响

台积电作为全球最大的晶圆代工厂商,其市场份额超过 50%。台积电创始人张忠谋曾称,在美国建晶圆厂的优势之一就是有着充足的水、电。如今,亚利桑那州的干旱再次让人们开始注意晶圆厂的用水问题。

目前来看,台积电面对干旱已经采取了很多防范和应急措施,包括水车运水等,力保产线正常运作。或许人们可以暂时放下干旱对台积电生产影响的担心。

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