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| 【動(dòng)態(tài)】英特爾大連工廠如何讓水的再利用率達(dá)到93.7% |
| （時(shí)間:2010/11/23 10:51:03） |
為什么生產(chǎn)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(dá)到93.7%？
囿于美國(guó)的對(duì)華技術(shù)出口限制，全球最大的半導(dǎo)體芯片制造商英特爾公司尚無法把最先進(jìn)的晶圓廠設(shè)在中國(guó)，但是這不妨礙它們先把最先進(jìn)的節(jié)水和環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到中國(guó)工廠來。
10月26日正式投產(chǎn)的大連F68工廠是英特爾在亞太地區(qū)建立的首個(gè)晶圓廠，這個(gè)工廠量產(chǎn)的65納米級(jí)別芯片比美國(guó)工廠最先進(jìn)的90納米芯片低了兩級(jí)，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(jīng)驗(yàn)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(shù)的應(yīng)用方面領(lǐng)先于英特爾其它工廠。
2009年，大連工廠環(huán)保項(xiàng)目在英特爾全球50多個(gè)項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)中，獲得了公司內(nèi)部的最高獎(jiǎng)—年度環(huán)保金獎(jiǎng)。英特爾大連F68工廠的廠長(zhǎng) 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(shù)和設(shè)備的開支上。
這其中最主要的，則是對(duì)水的節(jié)約，以及對(duì)廢水的處理和再利用。每制成一塊標(biāo)準(zhǔn)的酷睿2芯片需要消耗近38升水—這是F68工廠能夠達(dá)到的新標(biāo)準(zhǔn)。考慮到芯片小巧的體積，這仍然是個(gè)讓人驚訝的數(shù)字。
沙子之所以形成，在于海水在漫長(zhǎng)的歲月里對(duì)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(shí)間不需要那么久而已。
芯片生產(chǎn)的幾乎每個(gè)主要工藝環(huán)節(jié)都會(huì)用到水進(jìn)行清洗和沖刷。
半導(dǎo)體的基礎(chǔ)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(chǎn)就從提純沙子中的二氧化硅開始。對(duì)沙子進(jìn)行多次提純可以得到電子級(jí)硅（EGS），只有純凈到每10億個(gè)硅原子中最多只有一個(gè)雜質(zhì)原子的程度，才能用于芯片生產(chǎn)，達(dá)到要求的單晶體就是硅錠，呈谷倉(cāng)一樣的圓柱形。
然后硅錠會(huì)被橫向切割為單個(gè)硅晶片，即圓晶。在切割過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的粉狀碎屑，此時(shí)，需要用水將所有的圓晶進(jìn)行徹底清洗。但清洗用水并非普通水，而是由自來水進(jìn)一步提純之后的超純水。
英特爾其它工廠因?yàn)樵O(shè)備投入較早，對(duì)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(shù)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(zhuǎn)化成超純水，當(dāng)然剩下的5%也不會(huì)直接排放，而是被導(dǎo)流到冷卻等環(huán)節(jié)，繼續(xù)利用。
事實(shí)上，由于英特爾大量向第三方廠商采購(gòu)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(chǎn)生的超純水被用在了對(duì)晶圓進(jìn)行“雕刻”的環(huán)節(jié)—這是所有生產(chǎn)工藝中精確度最高、微觀級(jí)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(fù)雜，精度要求更高。晶圓進(jìn)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。按照紫外線給予的形狀，一部分物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，另一部分不變，利用這種曝光，每一片晶圓被切割出數(shù)百個(gè)微處理器，每個(gè)微處理器上再被設(shè)置數(shù)萬個(gè)晶體管，按照英特爾最先進(jìn)的工藝，一個(gè)大頭針大小的面積能夠容納約3000萬個(gè)晶體管。
曝光后，大部分光刻膠會(huì)被溶劑溶解，晶圓上就會(huì)形成光刻膠圖案。此時(shí)，就需要用超純水反復(fù)清洗這些溶劑，直至潔凈度達(dá)標(biāo)。
在芯片生產(chǎn)過程中，類似的涂膠-曝光-清洗工藝會(huì)被進(jìn)行多次，而每次都要用超純水進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)物質(zhì)的廢水。這些水的PH值已經(jīng)和自然界的水完全不同，這些廢水將被全部導(dǎo)入F68的廢水處理廠。
英特爾方面表示，在這個(gè)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(duì)使用過的超純水進(jìn)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(duì)廢水進(jìn)行處理。這個(gè)廢水處理系統(tǒng)具有連續(xù)跟蹤和自動(dòng)分流功能，可確保所有廢水在排放到當(dāng)?shù)厥姓鬯幚韽S之前都滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
“我們?cè)诿恳粋�(gè)出水口都安裝有攝像頭，24小時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)我們?cè)诟鱾�(gè)排放口也有感應(yīng)器，萬一有水不達(dá)標(biāo)，排水口會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，廢水將被導(dǎo)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(gè)好點(diǎn)子，也不是針對(duì)一兩個(gè)廢水流，我們對(duì)整個(gè)工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的廢水回收機(jī)會(huì)進(jìn)行了分析，組成一個(gè)全面和彼此關(guān)聯(lián)的回收利用體系，這個(gè)體系涉及一切可能的廢水流。”英特爾方面稱。
基于這個(gè)處理體系，在F68工廠所有的機(jī)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(chǎn)生的廢水。
英特爾中國(guó)首席企業(yè)責(zé)任官楊鐘仁說，F(xiàn)68工廠的工業(yè)用水再利用率達(dá)到了93.7%，遠(yuǎn)高于國(guó)家工業(yè)節(jié)水總體目標(biāo)中要求的 65％，其中僅對(duì)沖洗水的回收再利用這一項(xiàng)每年就可節(jié)約 26 萬噸城市管網(wǎng)的供水。
但是，據(jù)他透露，英特爾集團(tuán)做過測(cè)算，英特爾在制造環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)水等環(huán)保努力，只能帶來約8%的減排。“各個(gè)實(shí)體行業(yè)通過信息處理技術(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝減少的碳排放，能夠占到英特爾對(duì)減少碳排放領(lǐng)域貢獻(xiàn)的92%。”當(dāng)然，前提是它們要付錢購(gòu)買英特爾最新最酷的芯片。
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