ESG weekly:半导体材料公司如何处理废弃物?
原创
2024-03-22 10:00 星期五
科创板日报研究员 金博
①半导体产业已成为推动社会进步、增进生活福祉的科技“大脑”。不过,围绕半导体芯片的制造生产过程,确是一个高能耗行业;
②能否鱼与熊掌兼得,既享受到由芯片产业进步带来的生活便利舒适,同时也不影响到适合人居的美好环境?

《科创板日报》3月22日讯(研究员 金博) 作为电子信息产业的核心,半导体产业已成为推动社会进步、增进生活福祉的科技“大脑”。

半导体产业主要包括集成电路、光电子器件、分立器件和传感器件等,其中集成电路在整个产业中占比最高,超过80%。

不过,围绕半导体芯片的制造生产过程,确是一个高能耗行业,对能源、水、化学品和原材料的要求,非常严格。一旦处理不好,就会对电能生产、水资源利用、青山绿水的人居环境,造成破坏性影响。

能否鱼与熊掌兼得,既享受到由半导体芯片产业进步带来的生活便利舒适,同时也不影响到适合人居的美好环境?这是个非常真实的沉甸甸课题

不管是哪个行业,工业生产制造的最后,总免不了水、气、以及其他固定废弃物的排放。继前面几期持续探讨半导体行业如何节能减排的主题后,本期我们关注:半导体材料公司在处理废弃物方面,能否做到循环利用?

半导体公司如何处理生产废弃物?

材料是半导体产业的基石:一代技术,依赖于一代工艺;一代工艺,则依赖一代材料和设备去实现。

可以说,围绕半导体材料的开发研制和生产制造,奠定了半导体芯片产业的物理基石。

根据芯片的制造过程和应用领域,半导体材料主要分为三块:基体材料、制造材料和封装材料。

其中,基体材料用来制造硅晶圆或化合物半导体;制造材料是将硅晶圆或化合物半导体、加工成芯片所需的各类材料;封装材料则是将制得的芯片在封装切割过程中所需用到的材料。

进一步细分,根据芯片材质不同,基体材料主要分为硅晶圆和化合物半导体。硅晶圆的使用范围最广,在集成电路制造过程中最为重要。而硅晶圆片全部采用单晶硅片,对硅料纯度要求高,一般要求纯度在99.9999999%以上,因此制造壁垒很高:化合物半导体主要是指砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第二、三代半导体。

制造材料方面,则包括了光刻胶、溅射靶材、抛光材料、电子特气、掩膜版、湿电子化学品等。

封装材料方面,则包括粘结材料、陶瓷封装材料、封装基板、切割材料等。

正因为半导体行业是对能源、水、化学品和原材料要求很高的资源密集型产业,制造过程又非常复杂,仅制程就有3000道,过程中自然会产生各种废弃排放物,包括像二氧化碳和含氟化合物等温室气体。如不妥善处理,就会对环境造成负面影响。

在前几期研究中,我们介绍过半导体行业对用电的巨大需求,台积电2020年的用电量为169亿度,超过当年整个台北市用电量。

在用水方面,半导体行业同样是“吞水巨兽”。半导体制造过程中要使用超纯水(Ultrapure water),而制作超纯水又要使用几倍自来水,用水量更是惊人。

资料称,台积电在新竹、中部、南部的三个厂区,每日用水量分别为5.7万吨、5.4万吨和8.2万吨。尽管台积电已实现86%的废水回收利用率,即平均每升水可重复利用3-4次,但消耗仍然巨大。

为了保住“用水大户”半导体产业,台湾地区曾采取多种措施,如抽取地下水、休耕停灌农田等。从某种角度来讲,台积电的用水成了一个争议话题:高大上的芯片制造商,能否不要跟农民争夺水资源?

而如果有固体废弃物的不当排放,更会成为一个环境和社会问题:

1、侵占土地,污染土壤。材料成分在长时间风吹日晒后,会随雨水沥滤进入土壤,使土壤被有害有毒化学物质等污染,导致土壤结构改变;而且污染会随流水扩散,从而使被污染面积扩大;

2、污染空气。废物会通过发出臭气、毒气、微粒扩散等方式污染大气;

3、污染水体。其所含的有害有毒物质,可污染地表水和地下水。

来自美国的资料显示,英特尔在亚利桑那州奥科蒂洛的700英亩园区,仅2022年前3个月,就产生近15000吨废物,其中约60%是有害品。

同样在2022年,由于比利时政府提高对氟化物的环保排放标准,占全球产能80%的冷却剂制造工厂3M,就被责令“无期限关闭”。

环保需要全社会的关注和参与。在全球保护环境呼声高涨、中国更明确提出双碳目标的背景下,对半导体行业的环保要求也在水涨船高。

如何在保证企业健康发展的前提下,有效控制废弃物排放,节能减碳,考验着企业家们的智慧。

中国半导体材料企业如何应对?

中国的半导体产业正蓬勃兴起。围绕半导体材料特别是硅片行业的研发和生产制造,已成为重要领域,目前在科创板上市公司中,已出现沪硅产业、立昂微、弈斯伟、神工股份等一批企业。

为了解国内半导体材料企业在废弃物处理方面的情况,《科创板日报》记者从科创板上市公司中,挑出沪硅产业和天岳先进两家企业进行案例研究,通过公司官网、公开发布的ESG报告等,看看实际操作状况。

总的来看,这两家上市公司采取了一些积极举措:

如沪硅产业,“公司建立了成熟的防治污染废弃物的制度体系,涵盖废水管理程序、废气管理程序、噪声管理程序、废弃物管理程序等内部控制制度,并在日常生产过程中贯彻执行。对危险废弃物的处置,委托有资质的供应商处理,以符合相关法律法规和行业标准要求”。

公司还制定《废弃物管理程序》,对废弃物分类管理,并委托具备资质的公司处理、监测。“报告期内,各污染物排放总量均符合总量控制要求。

天岳先进的相关排放物,主要涉及废水(主要包括酸洗清洗废水、废气净化废水等)、一般固废(主要包括提纯杂质、加工下脚料等)、危险废物(主要包括废研磨液、废切削液、废抛光液等)、废气(主要包括酸洗废气、乙醇清洗废气、有机废气等)。

因此,天岳先进采取了通过新技术废气减排等措施,“针对车间生产过程排放的有机废气,结合活性炭吸附技术与喷淋塔水洗,实现有机废气高效清洁。多方式节能技改,实现污染物排放总量的有效降低”;还“改善工艺,减少含氟污泥产量、回收利用废弃品体、合作处理废弃切割油,变废固为宝物”。

相较来看,这两家公司在关于水、气、固定物等废弃物排放方面,都做了工作。不过,对比行业相对领先公司,其做法还处在比较早期阶段。

比如英特尔就承诺,到2025年全球用水实现100%回收再利用,到2030年从可再生能源中获取100%的能源

台积电也承诺,在废物管理方面,到2030年每片12英寸等效晶圆掩模层外包单位废弃物处理量≤0.5公斤,即40万吨/年;到2050年,从可再生能源中获取100%的能源。

TI则表态,不仅会对90%的废弃物进行回收,还将硅晶圆废料升级改造为能够产生太阳能的太阳能电池。

“不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江河。”芯片公司,在技术引领时代、增进人类福祉方面,已经走在了前头,愿更多公司,能加入到更高质量节能减碳、保护环境的行列。

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