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| 【動態(tài)】英特爾大連工廠如何讓水的再利用率達到93.7% |
| （時間:2010/11/23 10:51:03） |
為什么生產芯片要消耗那么多水？英特爾大連工廠如何讓水的再利用率達到93.7%？
囿于美國的對華技術出口限制，全球最大的半導體芯片制造商英特爾公司尚無法把最先進的晶圓廠設在中國，但是這不妨礙它們先把最先進的節(jié)水和環(huán)保技術應用到中國工廠來。
10月26日正式投產的大連F68工廠是英特爾在亞太地區(qū)建立的首個晶圓廠，這個工廠量產的65納米級別芯片比美國工廠最先進的90納米芯片低了兩級，但這是英特爾最新的芯片廠，全球其他7家芯片廠的施工經驗都可以被吸收和繼承，這讓這間工廠在節(jié)水和環(huán)保技術的應用方面領先于英特爾其它工廠。
2009年，大連工廠環(huán)保項目在英特爾全球50多個項目的競爭中，獲得了公司內部的最高獎—年度環(huán)保金獎。英特爾大連F68工廠的廠長 Kirby Jefferson透露，在F68總額25億美元的投資中，至少有1%，即2500萬美元被專門用于環(huán)保技術和設備的開支上。
這其中最主要的，則是對水的節(jié)約，以及對廢水的處理和再利用。每制成一塊標準的酷睿2芯片需要消耗近38升水—這是F68工廠能夠達到的新標準。考慮到芯片小巧的體積，這仍然是個讓人驚訝的數字。
沙子之所以形成，在于海水在漫長的歲月里對石灰?guī)r不停地沖刷；而把沙子制成芯片，同樣需要水的沖刷，區(qū)別可能只在于時間不需要那么久而已。
芯片生產的幾乎每個主要工藝環(huán)節(jié)都會用到水進行清洗和沖刷。
半導體的基礎材料是以二氧化硅形式存在的硅元素，而二氧化硅主要來自于沙子，芯片的生產就從提純沙子中的二氧化硅開始。對沙子進行多次提純可以得到電子級硅（EGS），只有純凈到每10億個硅原子中最多只有一個雜質原子的程度，才能用于芯片生產，達到要求的單晶體就是硅錠，呈谷倉一樣的圓柱形。
然后硅錠會被橫向切割為單個硅晶片，即圓晶。在切割過程中，會產生大量的粉狀碎屑，此時，需要用水將所有的圓晶進行徹底清洗。但清洗用水并非普通水，而是由自來水進一步提純之后的超純水。
英特爾其它工廠因為設備投入較早，對自來水的處理效率通常在80%—85%左右，而現(xiàn)在F68工廠采用新興的膜分離技術的反滲透裝置可以去除市政供水中的大部分溶解離子，使約95％的自來水轉化成超純水，當然剩下的5%也不會直接排放，而是被導流到冷卻等環(huán)節(jié)，繼續(xù)利用。
事實上，由于英特爾大量向第三方廠商采購晶圓成品，F(xiàn)68工廠省掉了沖洗晶圓的環(huán)節(jié)，反滲透裝置產生的超純水被用在了對晶圓進行“雕刻”的環(huán)節(jié)—這是所有生產工藝中精確度最高、微觀級別最高的環(huán)節(jié)。
“雕刻”類似于傳統(tǒng)膠片沖洗，但工藝更復雜，精度要求更高。晶圓進入F68之后，首先被涂光刻膠，輕薄而均勻地涂上光刻膠之后，晶圓被曝光于紫外線下進行化學反應。按照紫外線給予的形狀，一部分物質發(fā)生化學變化，另一部分不變，利用這種曝光，每一片晶圓被切割出數百個微處理器，每個微處理器上再被設置數萬個晶體管，按照英特爾最先進的工藝，一個大頭針大小的面積能夠容納約3000萬個晶體管。
曝光后，大部分光刻膠會被溶劑溶解，晶圓上就會形成光刻膠圖案。此時，就需要用超純水反復清洗這些溶劑，直至潔凈度達標。
在芯片生產過程中，類似的涂膠-曝光-清洗工藝會被進行多次，而每次都要用超純水進行沖洗，這是芯片行業(yè)耗水的根本原因。
每制造完成一片標準酷睿芯片，約35升超純水被消耗，變成含有大量硅和其它曝光溶劑所需的化學物質的廢水。這些水的PH值已經和自然界的水完全不同，這些廢水將被全部導入F68的廢水處理廠。
英特爾方面表示，在這個工藝環(huán)節(jié)，全世界任何一家工廠都沒有更節(jié)水的辦法，F(xiàn)68能做的只能是對使用過的超純水進行回收再利用，用到冷卻以及潔凈度要求較低的清洗環(huán)節(jié)中去。
在廢水處理廠，英特爾使用PH中和系統(tǒng)、氟化物沉淀系統(tǒng)以及氨和金屬去除系統(tǒng)等對廢水進行處理。這個廢水處理系統(tǒng)具有連續(xù)跟蹤和自動分流功能，可確保所有廢水在排放到當地市政污水處理廠之前都滿足排放標準。
“我們在每一個出水口都安裝有攝像頭，24小時進行實時監(jiān)測，同時我們在各個排放口也有感應器，萬一有水不達標，排水口會自動關閉，廢水將被導流回處理廠 。”Kirby Jefferson說。
“F68工廠在廢水回收利用上的成功，不是源于一兩個好點子，也不是針對一兩個廢水流，我們對整個工廠各個環(huán)節(jié)的廢水回收機會進行了分析，組成一個全面和彼此關聯(lián)的回收利用體系，這個體系涉及一切可能的廢水流。”英特爾方面稱。
基于這個處理體系，在F68工廠所有的機械封閉系統(tǒng)中，只有13%是來自市政管道的自來水，87%都是之前清洗環(huán)節(jié)產生的廢水。
英特爾中國首席企業(yè)責任官楊鐘仁說，F(xiàn)68工廠的工業(yè)用水再利用率達到了93.7%，遠高于國家工業(yè)節(jié)水總體目標中要求的 65％，其中僅對沖洗水的回收再利用這一項每年就可節(jié)約 26 萬噸城市管網的供水。
但是，據他透露，英特爾集團做過測算，英特爾在制造環(huán)節(jié)進行節(jié)水等環(huán)保努力，只能帶來約8%的減排。“各個實體行業(yè)通過信息處理技術、優(yōu)化生產工藝減少的碳排放，能夠占到英特爾對減少碳排放領域貢獻的92%。”當然，前提是它們要付錢購買英特爾最新最酷的芯片。
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