ESG weekly:半導(dǎo)體材料公司如何處理廢棄物?
原創(chuàng)
2024-03-22 10:00 星期五
科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)研究員 金博
①半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、增進(jìn)生活福祉的科技“大腦”。不過(guò),圍繞半導(dǎo)體芯片的制造生產(chǎn)過(guò)程,確是一個(gè)高能耗行業(yè);
②能否魚(yú)與熊掌兼得,既享受到由芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)步帶來(lái)的生活便利舒適,同時(shí)也不影響到適合人居的美好環(huán)境?

《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》3月22日訊(研究員 金博) 作為電子信息產(chǎn)業(yè)的核心,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、增進(jìn)生活福祉的科技“大腦”。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要包括集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器件等,其中集成電路在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中占比最高,超過(guò)80%。

不過(guò),圍繞半導(dǎo)體芯片的制造生產(chǎn)過(guò)程,確是一個(gè)高能耗行業(yè),對(duì)能源、水、化學(xué)品和原材料的要求,非常嚴(yán)格。一旦處理不好,就會(huì)對(duì)電能生產(chǎn)、水資源利用、青山綠水的人居環(huán)境,造成破壞性影響。

能否魚(yú)與熊掌兼得,既享受到由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)步帶來(lái)的生活便利舒適,同時(shí)也不影響到適合人居的美好環(huán)境?這是個(gè)非常真實(shí)的沉甸甸課題。

不管是哪個(gè)行業(yè),工業(yè)生產(chǎn)制造的最后,總免不了水、氣、以及其他固定廢棄物的排放。繼前面幾期持續(xù)探討半導(dǎo)體行業(yè)如何節(jié)能減排的主題后,本期我們關(guān)注:半導(dǎo)體材料公司在處理廢棄物方面,能否做到循環(huán)利用?

半導(dǎo)體公司如何處理生產(chǎn)廢棄物?

材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石:一代技術(shù),依賴于一代工藝;一代工藝,則依賴一代材料和設(shè)備去實(shí)現(xiàn)。

可以說(shuō),圍繞半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)研制和生產(chǎn)制造,奠定了半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的物理基石。

根據(jù)芯片的制造過(guò)程和應(yīng)用領(lǐng)域,半導(dǎo)體材料主要分為三塊:基體材料、制造材料和封裝材料。

其中,基體材料用來(lái)制造硅晶圓或化合物半導(dǎo)體;制造材料是將硅晶圓或化合物半導(dǎo)體、加工成芯片所需的各類材料;封裝材料則是將制得的芯片在封裝切割過(guò)程中所需用到的材料。

進(jìn)一步細(xì)分,根據(jù)芯片材質(zhì)不同,基體材料主要分為硅晶圓和化合物半導(dǎo)體。硅晶圓的使用范圍最廣,在集成電路制造過(guò)程中最為重要。而硅晶圓片全部采用單晶硅片,對(duì)硅料純度要求高,一般要求純度在99.9999999%以上,因此制造壁壘很高:化合物半導(dǎo)體主要是指砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等第二、三代半導(dǎo)體。

制造材料方面,則包括了光刻膠、濺射靶材、拋光材料、電子特氣、掩膜版、濕電子化學(xué)品等。

封裝材料方面,則包括粘結(jié)材料、陶瓷封裝材料、封裝基板、切割材料等。

正因?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)是對(duì)能源、水、化學(xué)品和原材料要求很高的資源密集型產(chǎn)業(yè),制造過(guò)程又非常復(fù)雜,僅制程就有3000道,過(guò)程中自然會(huì)產(chǎn)生各種廢棄排放物,包括像二氧化碳和含氟化合物等溫室氣體。如不妥善處理,就會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響。

在前幾期研究中,我們介紹過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)用電的巨大需求,臺(tái)積電2020年的用電量為169億度,超過(guò)當(dāng)年整個(gè)臺(tái)北市用電量。

在用水方面,半導(dǎo)體行業(yè)同樣是“吞水巨獸”。半導(dǎo)體制造過(guò)程中要使用超純水(Ultrapure water),而制作超純水又要使用幾倍自來(lái)水,用水量更是驚人。

資料稱,臺(tái)積電在新竹、中部、南部的三個(gè)廠區(qū),每日用水量分別為5.7萬(wàn)噸、5.4萬(wàn)噸和8.2萬(wàn)噸。盡管臺(tái)積電已實(shí)現(xiàn)86%的廢水回收利用率,即平均每升水可重復(fù)利用3-4次,但消耗仍然巨大。

為了保住“用水大戶”半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),臺(tái)灣地區(qū)曾采取多種措施,如抽取地下水、休耕停灌農(nóng)田等。從某種角度來(lái)講,臺(tái)積電的用水成了一個(gè)爭(zhēng)議話題:高大上的芯片制造商,能否不要跟農(nóng)民爭(zhēng)奪水資源?

而如果有固體廢棄物的不當(dāng)排放,更會(huì)成為一個(gè)環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題:

1、侵占土地,污染土壤。材料成分在長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)吹日曬后,會(huì)隨雨水瀝濾進(jìn)入土壤,使土壤被有害有毒化學(xué)物質(zhì)等污染,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)改變;而且污染會(huì)隨流水?dāng)U散,從而使被污染面積擴(kuò)大;

2、污染空氣。廢物會(huì)通過(guò)發(fā)出臭氣、毒氣、微粒擴(kuò)散等方式污染大氣;

3、污染水體。其所含的有害有毒物質(zhì),可污染地表水和地下水。

來(lái)自美國(guó)的資料顯示,英特爾在亞利桑那州奧科蒂洛的700英畝園區(qū),僅2022年前3個(gè)月,就產(chǎn)生近15000噸廢物,其中約60%是有害品。

同樣在2022年,由于比利時(shí)政府提高對(duì)氟化物的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn),占全球產(chǎn)能80%的冷卻劑制造工廠3M,就被責(zé)令“無(wú)期限關(guān)閉”。

環(huán)保需要全社會(huì)的關(guān)注和參與。在全球保護(hù)環(huán)境呼聲高漲、中國(guó)更明確提出雙碳目標(biāo)的背景下,對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的環(huán)保要求也在水漲船高。

如何在保證企業(yè)健康發(fā)展的前提下,有效控制廢棄物排放,節(jié)能減碳,考驗(yàn)著企業(yè)家們的智慧。

中國(guó)半導(dǎo)體材料企業(yè)如何應(yīng)對(duì)?

中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正蓬勃興起。圍繞半導(dǎo)體材料特別是硅片行業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)制造,已成為重要領(lǐng)域,目前在科創(chuàng)板上市公司中,已出現(xiàn)滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、弈斯偉、神工股份等一批企業(yè)。

為了解國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料企業(yè)在廢棄物處理方面的情況,《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者從科創(chuàng)板上市公司中,挑出滬硅產(chǎn)業(yè)和天岳先進(jìn)兩家企業(yè)進(jìn)行案例研究,通過(guò)公司官網(wǎng)、公開(kāi)發(fā)布的ESG報(bào)告等,看看實(shí)際操作狀況。

總的來(lái)看,這兩家上市公司采取了一些積極舉措:

如滬硅產(chǎn)業(yè),“公司建立了成熟的防治污染廢棄物的制度體系,涵蓋廢水管理程序、廢氣管理程序、噪聲管理程序、廢棄物管理程序等內(nèi)部控制制度,并在日常生產(chǎn)過(guò)程中貫徹執(zhí)行。對(duì)危險(xiǎn)廢棄物的處置,委托有資質(zhì)的供應(yīng)商處理,以符合相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求”。

公司還制定《廢棄物管理程序》,對(duì)廢棄物分類管理,并委托具備資質(zhì)的公司處理、監(jiān)測(cè)?!皥?bào)告期內(nèi),各污染物排放總量均符合總量控制要求。

天岳先進(jìn)的相關(guān)排放物,主要涉及廢水(主要包括酸洗清洗廢水、廢氣凈化廢水等)、一般固廢(主要包括提純雜質(zhì)、加工下腳料等)、危險(xiǎn)廢物(主要包括廢研磨液、廢切削液、廢拋光液等)、廢氣(主要包括酸洗廢氣、乙醇清洗廢氣、有機(jī)廢氣等)。

因此,天岳先進(jìn)采取了通過(guò)新技術(shù)廢氣減排等措施,“針對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程排放的有機(jī)廢氣,結(jié)合活性炭吸附技術(shù)與噴淋塔水洗,實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣高效清潔。多方式節(jié)能技改,實(shí)現(xiàn)污染物排放總量的有效降低”;還“改善工藝,減少含氟污泥產(chǎn)量、回收利用廢棄品體、合作處理廢棄切割油,變廢固為寶物”。

相較來(lái)看,這兩家公司在關(guān)于水、氣、固定物等廢棄物排放方面,都做了工作。不過(guò),對(duì)比行業(yè)相對(duì)領(lǐng)先公司,其做法還處在比較早期階段。

比如英特爾就承諾,到2025年全球用水實(shí)現(xiàn)100%回收再利用,到2030年從可再生能源中獲取100%的能源。

臺(tái)積電也承諾,在廢物管理方面,到2030年每片12英寸等效晶圓掩模層外包單位廢棄物處理量≤0.5公斤,即40萬(wàn)噸/年;到2050年,從可再生能源中獲取100%的能源。

TI則表態(tài),不僅會(huì)對(duì)90%的廢棄物進(jìn)行回收,還將硅晶圓廢料升級(jí)改造為能夠產(chǎn)生太陽(yáng)能的太陽(yáng)能電池。

“不積跬步,無(wú)以至千里;不積小流,無(wú)以成江河。”芯片公司,在技術(shù)引領(lǐng)時(shí)代、增進(jìn)人類福祉方面,已經(jīng)走在了前頭,愿更多公司,能加入到更高質(zhì)量節(jié)能減碳、保護(hù)環(huán)境的行列。

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