水對(duì)人類、生態(tài)系統(tǒng)以及半導(dǎo)體生產(chǎn)都至關(guān)重要。每年，恩智浦的制造工廠大約使用120億升水。2022年，我們啟動(dòng)了一項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃，旨在回收更多水資源并減輕對(duì)當(dāng)?shù)毓┧膲毫?。去年，我們提前兩年?shí)現(xiàn)了原定于2027年達(dá)成的目標(biāo)——回收制造過程中60%的廢水。

水在芯片制造中的關(guān)鍵作用

芯片是現(xiàn)代世界的基石。從智能手機(jī)、汽車到醫(yī)療設(shè)備和可再生能源系統(tǒng)，一切的核心都離不開它。然而，芯片制造是一個(gè)耗水量巨大的行業(yè)。僅舉幾例，我們用水來清潔和拋光晶圓、沖洗掉顆粒物、去除廢氣中的危險(xiǎn)污染物，以及冷卻設(shè)施設(shè)備。

恩智浦認(rèn)識(shí)到水是一種至關(guān)重要的資源。我們不斷努力，使半導(dǎo)體生產(chǎn)更加可持續(xù)，并減少對(duì)環(huán)境的影響。節(jié)約和重復(fù)利用水資源，對(duì)我們的業(yè)務(wù)、環(huán)境以及所扎根的社區(qū)均大有裨益。

將水資源目標(biāo)轉(zhuǎn)化為實(shí)際成果

芯片制造不可能完全脫離用水。因此，我們專注于更智慧地用水，盡可能實(shí)現(xiàn)水的回收與再利用。2015年，我們的制造工廠對(duì)約40%的廢水進(jìn)行了回收利用——例如，將其用于供應(yīng)冷卻塔。

但我們深知這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。2022年，我們將節(jié)水確立為戰(zhàn)略優(yōu)先事項(xiàng)，這項(xiàng)承諾將在未來數(shù)年內(nèi)引領(lǐng)投資、創(chuàng)新與流程改進(jìn)。具體而言，我們?cè)O(shè)定了到2027年實(shí)現(xiàn)60%廢水回收利用率的目標(biāo)。

我們?cè)?025年就實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，比原計(jì)劃提前了兩年。僅去年一年，我們的廢水回收利用率就提高了超過5個(gè)百分點(diǎn)。

這一成就尤為令人矚目，因?yàn)樗菍?duì)現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)工廠進(jìn)行改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的，而且這些工廠往往空間有限，無法容納更多的水處理設(shè)備。提前達(dá)成目標(biāo)充分彰顯了我們?cè)O(shè)施團(tuán)隊(duì)的智慧與創(chuàng)新能力。

更多純水，更少淡水

恩智浦的每個(gè)制造工廠都面臨著各自不同的水回收利用挑戰(zhàn)。因此，雖然各工廠之間會(huì)共享信息和見解，但必須根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r選擇和優(yōu)化解決方案。

例如，晶圓加工廠使用超純水 (UPW) 來清洗晶圓。這些超純水是在現(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)當(dāng)?shù)毓┧M(jìn)行進(jìn)一步凈化而制成的，該過程包括反滲透等多道工序。雜質(zhì)被濃縮到廢水 (鹽水) 中并被排出，而超純水則繼續(xù)用于晶圓廠。

我們位于得州奧斯汀的ATMC工廠已將其超純水設(shè)備的回收率從89%提高到96%以上。為此，當(dāng)?shù)貓F(tuán)隊(duì)與一家供應(yīng)商合作，采用了一項(xiàng)名為“閉路反滲透 (CCRO) ” 的專利新型水處理技術(shù)。在新設(shè)置下，水通過反滲透設(shè)備多次循環(huán)，增加了鹽水中的鹽濃度。此外，廢水是間歇性而非連續(xù)排放的。由于這兩項(xiàng)改進(jìn)，產(chǎn)生的鹽水更少但濃度更高——這意味著生產(chǎn)同樣數(shù)量的超純水所需的自來水更少了。

提高水回收效率

與此同時(shí)，我們的組裝和測(cè)試 (AT) 工廠在將晶圓切割成單個(gè)芯片時(shí)，會(huì)用水沖洗掉顆粒物。廢水中的懸浮顆粒必須先經(jīng)去除，方可實(shí)現(xiàn)水的再利用。

我們位于臺(tái)灣高雄的組裝和測(cè)試工廠通過改進(jìn)其中一個(gè)水凈化步驟，提高了這種廢水的回收利用率。溶氣氣浮法 (DAF) 通過向廢水中鼓入空氣，使懸浮顆粒物上升到頂部，然后將其撇除。傳統(tǒng)的溶氣氣浮工藝會(huì)向廢水中加入化學(xué)藥劑以幫助顆粒物上浮，但會(huì)留下化學(xué)化合物殘留，可能堵塞下游的凈化工序。

高雄團(tuán)隊(duì)與供應(yīng)商合作，摒棄了化學(xué)投藥方式，改為僅以空氣注入廢水。新工藝可捕獲并去除更多顆粒物，既避免了下游堵塞，又將DAF系統(tǒng)的效率從75%提升至85%。

智慧用水，征程不息

提前兩年達(dá)成2027年制造廢水60%回收利用率的目標(biāo)，誠(chéng)然是一項(xiàng)重大成就。但我們并沒有止步于此。我們力求通過最大化水資源回收來進(jìn)一步提升用水效率，并將持續(xù)探索與分享創(chuàng)新思路，引領(lǐng)水資源管理實(shí)踐不斷前進(jìn)。

本文作者

Marline Manassian

恩智浦半導(dǎo)體可持續(xù)制造水資源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。Marline在半導(dǎo)體行業(yè)的前端運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域擁有超過20年的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。2024年，她將工作重心轉(zhuǎn)向恩智浦的水資源管理目標(biāo)，與全球設(shè)施團(tuán)隊(duì)展開合作。Marline持有得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校 (University of Texas at Austin) 的電氣與電子工程專業(yè)學(xué)士及碩士學(xué)位。

Jeff Covington

恩智浦半導(dǎo)體高級(jí)設(shè)施工藝工程師。Jeff在半導(dǎo)體水處理及廢棄物處理領(lǐng)域擁有超過35年的經(jīng)驗(yàn)。他曾負(fù)責(zé)管理兩個(gè)新建半導(dǎo)體工廠的啟動(dòng)工作，其中一家位于美國(guó)，另一家位于中國(guó)。Jeff目前是超純水、回收水及工業(yè)廢棄物處理系統(tǒng)的工藝工程專家，為ATMC工廠提供支持。同時(shí)，他也是恩智浦全球水回收領(lǐng)域的主題專家，致力于幫助恩智浦實(shí)現(xiàn)其水資源管理目標(biāo)。