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每滴水用3.5次,台积电用水有多抠?近9成是再生水

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芯东西 2021-08-31 19:30
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芯东西(公众号:aichip001)
编译 |
高歌
编辑 |
Panken

芯东西8月31日消息,我国台湾地区今年可谓多事之秋,新冠肺炎疫情迟迟未解,刚刚熬过百年一遇的严重干旱,又面临洪涝灾害。而连遭天灾暴击的台湾最大晶圆厂、全球芯片代工一哥、岛内最大用水用电企业——台积电,却没怎么被危机影响生产进度,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。

这背后,台积电多年打磨的企业风险管理措施功不可没。另据奥地利数据公司World Data Lab统计,已有24亿人生活在水资源贫乏的地区。联合国亦指出,2030年,水资源短缺将使7亿人流离失所。全球范围内,缺水危机频频上演,提前预警防范这些突发灾害已是各大半导体厂商必行之策。

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”?

一、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7570万升-1.5亿升)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)

二、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)

三、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,台积电位于中国台湾南部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。该再生水厂是中国台湾的首家民营水厂。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%。但是在全球缺芯浪潮下,先是中国台湾发生干旱。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。

来源:EE Times、台积电官网

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