洞见

水资源管理I半导体行业的重中之中

By 2020年06月18日 七月 2nd, 2020 No Comments

 不管是对人类赖以生存的地球,还是对人类创造的技术,水都是必不可少的资源。半导体行业也离不开水,而且水资源管理对半导体行业至关重要。也许很多人不知道,制造半导体需要大量的水,如果水资源管理不到位,就会造成污染和浪费。

 在半导体制造工艺中,我们使用不含任何离子、颗粒、氯或二氧化硅的超纯水(Ultra-Pure Water,简称UPW)来制造不含任何杂质的半导体。 使用过之后,废水必须经处理后正确排放或再生。

 因此,水资源的使用、再生、处理和排放对SK海力士来说是重中之重,特别是在全世界对半导体的需求持续增长的情况下。

 SK海力士在韩国和中国设有四家工厂,并计划在韩国龙仁新建工厂,以满足不断增长的半导体需求。SK海力士致力在全球范围内做好水资源管理。

半导体行业的水资源类型和定义

半导体制造业的水资源管理可分为三个方面:

1. 用水:供应半导体生产用水,需做好水质和水量管理
2. 废水管理:处理从工艺流程和设备排放的废水
3. 再生水:有效保障工业用水

 用水是指“用于特定用途的水”,水质要求根据使用目的而不同。半导体工业使用的水一般可分为超纯水(UPW)、工业用水(用于设备运行)和生活用水,根据每种水的性质进行处理和供应。

 位于利川的SK海力士总部采用两条供水线。包括韩国水资源公社(K-water)供水管网在内,在两个水源取水,确保供水稳定运行。

图1. 用水工艺流程

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 废水是指“因含有液态或固态污染物而无法直接使用的水”。半导体工业废水主要在晶圆清洗工艺和废气处理设备处理污染物后排放。

 SK海力士的废水处理系统包括活性炭、总磷去除设备等,能深度处理废水。

 再生水是指“经污水和废水再生设备处理的水,可用作生活用水和工业用水”。
在半导体生产过程中产生的水都会经过处理并根据用途确保所需水质后再使用。

 SK海力士的用水、废水和废水再生流程见图2。

图2.SK海力士半导体厂水系统流程图

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图3. 反渗透工艺

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 超纯水(UPW)是经过严格净化处理的水,主要用于半导体和制药工业。废水再生系统通过废水处理厂的超滤(UF)1和反渗透(RO)2工艺,将废水处理成工业用水后再供水。再生水则根据所需水质,严格区分供水地点。超滤(UF)是一种过滤精度高达2纳米的过滤设备。反渗透(RO)是一种施加比渗透压更大的压力获得洁净水的工艺,主要用于净化海水。

图4. SK海力士的再生水系统

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SK海力士的水资源管理战略与目标

 半导体是大型电子工业的重要基础,为我们每天使用的许多电子设备提供必不可少的功能支持。

 随着半导体需求增长,半导体行业使用、处理和管理水资源变得愈加重要。面对这一挑战,SK海力士制定了一系列关于废水再生、减少浪费和提高效率的方案。

 SK海力士将运用生命周期评估系统(Life Cycle Assessment,LCA)3,评估和改善产品在其整个生命周期内的耗水量和环境影响,以获得更多环保产品认证。

 最后,公司计划携手世界半导体理事会(World Semiconductor Council, WSC)制定“半导体工业水资源的定义”,在共同实现废水再生方面发挥主导作用。

 SK海力士力争到2021年,将从一些老旧废水处理设备处理排放的废水整合到更先进的综合废水处理设备,改善排放水的质量。公司计划到2022年在韩国工厂平均每天再生6.2万吨水。

 公司目前将法定标准中主要水质指标——生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)控制在国家标准的10%以内(国家标准30mg/ ℓ 、公司标准2.4mg/ ℓ ),今后将继续加大投入和维护力度。

 SK海力士为实现上述目标,将在废水处理厂后端建立再生系统,组建涉及全公司的用水及废水节约工作小组(Task Force Team)。SK海力士致力于在经济价值和社会价值之间保持健康的平衡,因为我们相信技术能打造更美好的世界。

图5. (左)文章煥 ,TL/环境管理Team;(中) 朴鲁爀,Team Leader/环境管理Team;
(右) 權赫華TL / CR Team

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1超滤(UF)是一种过滤精度高达2纳米的过滤设备,可作为反渗透的预处理工艺。
2反渗透(RO)是一种施加比渗透压更大的压力获得洁净水的工艺,主要用于净化海水,亦可作为先进的水处理系统。
3生命周期评估(LCA)是考虑被评价产品的整个生命周期进行环境影响评估的管理工具。公司可以利用生命周期评估,获得碳足迹和水足迹认证。生命周期评估是用于评估某一产品整个生命周期相关的环境因素和潜在影响的方法。

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