Water strategies and practices for sustainable development in the semiconductor industry

作者：Qi Wang, Nan Huang, Hanying Cai, Xiaowen Chen, Yinhu Wu

Water Cycle, Volume 4, 2023, Pages 12-16, ISSN 2666-4453

https://doi.org/10.1016/j.watcyc.2022.12.001

• 总结了24家半导体生产企业的用水策略与节水实践

• 反渗透是半导体制造供水与污水再生利用处理的关键环节

• 提出了一个面向可持续发展的半导体工业园区水系统设计方案

清华大学王琦博士等在Water Cycle发表《半导体制造工业园区用水策略与节水实践》论文。本研究调查了24家半导体制造公司的水资源管理策略和节水实践。总结了其中9家公司的水资源可持续发展目标，21家公司的水回收率，17家公司的水资源管理策略和水处理技术，揭示了目前半导体制造行业的水资源管理现状和节水情况，为该行业的可持续发展提供支撑。

9家企业提出了21世纪初的水资源可持续发展目标，致力于2030年前，大幅削减总用水量或单位产品用水量、提升水回收率和增加场外再生水源供给。

表1 半导体公司提出的水资源可持续发展目标 （来自原文）

注：SK hynix：SK海力士（韩国）；TSMC：台积电（中国台湾）；Intel：英特尔（美国）；Micron：美光（美国）；UMC：联电（中国台湾）；Renesas：瑞萨（日本）；NXP：恩智浦（德国）；HUAHONG：华虹宏力（中国）；VIS：世界先进（中国台湾）。

21家被调查企业的水资源回收率见图1。水资源回收率为厂内再生回收水量与用水总量（新取水与回收水量之和）之比，即回收率=再生水量/（新水取用+再生水量），其中多家公司的再生水量超过取用水量，包括来自中国台湾地区的台积电（TSMC），世界先进（VIS），力积电（PSMC）；来自美国的美光（Micron），和来自日本的铠侠（KIOXIA）。21家企业，总的新水取用量为6.5亿立方米，总再生水量为5.3亿立方米，总再生水量与总新水取用量之比为0.81。

图1 半导体企业的水资源回收利用情况（来自原文）

表2展示了17家被调查的半导体企业面向水资源可持续发展所采取的主要策略以及污水再生处理技术。水策略的核心目的在于减少新水的消耗和使用，提升水资源利用率，优化污水再生处理过程。

厂区内污水再生利用几乎是每家企业都采取的水策略。围绕污水再生利用，部分企业设计建造了污水分类收集及分质处理系统，并应用了膜工艺等处理技术，如反渗透、微滤、超滤等。污水分类收集及分质处理系统是半导体企业提升污水处理与收集效率的关键设施。TSMC，三星（Samsung），联电（UMC），华邦电子（Winbond），PSMC，长江存储（YMTC）等企业生产中污水的分类可见表2，每个生产阶段的电子工业废水中污染物成分相对单一，分类收集有利于后续进一步高标准处理并回收。

除厂区内污水再生利用外，部分企业也采取了其他有效的节水或者水资源保护措施。Micron和Intel参与了厂区外的水生态修复和保护项目，塔式半导体（TSEM）回收空气中的水分，TSMC在厂区外营建再生水厂并将再生水作为水源，联电（UMC），VIS和格罗方德（GFS）在新加坡的工厂则将新加坡的再生水NEWater作为水源。

表2 半导体企业的节水策略与实践（来自原文）

注：SK hynix：SK海力士（韩国）；TSMC：台积电（中国台湾）；Intel：英特尔（美国）；Micron：美光（美国）；UMC：联电（中国台湾）；VIS：世界先进（中国台湾）；Samsung：三星（韩国）；Infineon：英飞凌（美国）；TI：德州仪器（美国）；SMIC：中芯国际（中国）；GFS：格罗方德（美国）；PSMC：力积电（中国台湾）；TSEM：塔式半导体（以色列）；Winbond：华邦电子（中国台湾）；YMTC：长江存储（中国）；WDC：西部数据（美国）；MCHP：微芯科技（美国）。

在以上结果的基础上，本研究提出了一个半导体工业园区的未来水系统，如图2所示。该系统包括取水、用水和水再生以及排水三部分，强调了外部再生水供给水源，污水分类收集和分质处理系统，资源分类回收系统的作用。

图2 本研究提出的半导体工业园区的水系统（来自原文）

园区内污水分类分级循环再生系统，外部再生水源和园区外水生态修复是半导体生产企业主要的节水策略。反渗透技术在半导体行业废水处理和再生中起着主导作用。本研究提出了一个半导体工业园区的未来水循环系统，包括取水、用水和水再生以及排水三部分，强调了外部再生水供给水源，污水分类收集和分质处理系统，资源分类回收系统的作用。本研究对半导体制造业的水资源管理策略及可持续发展具有理论和实践上的指导意义。