臺積電最大美國強敵 竟在「沙漠」蓋晶圓廠怎麼辦到的？

英特爾在亞利桑納州鳳凰城蓋了四座晶圓廠。（示意圖/達志影像/shutterstock）

半導體制程需要大量用水，特別是使用乾淨程度爲自來水1000倍的超純水（ultrapure water）。以往晶圓廠需要用上1400至1600加侖自來水，纔可能轉化爲1000加侖的超純水。（美製1加侖液體相當於3.7854公升）

其次，若要在一片12吋晶圓上製造積體電路，需要用上2200加侖（8327公升）的水，包括1500加侖的超純水，所以晶圓廠不僅是吃電怪獸，也是用水怪獸。

根據2015年英特爾企業責任報告書，該公司一年用水量高達90億加侖，相當於75000個美國家庭的正常用水量。水資源充沛與否，不僅攸關晶圓製程良率，一旦沒處理好甚至可能讓整座晶圓廠停擺。

若打開英特爾的全美佈局，可看出亞利桑納州已成爲兩大製造重心之一。

英特爾全球14座晶圓廠之中，亞州就有四座，而且都位於鳳凰城東南邊、車程半小時的小鎮錢德勒（Chandler）的Ocotillo園區內，包括Fab 12、Fab 22、Fab 32及Fab 42，其中Fab 42更是英特爾設立7奈米產線的重點晶圓廠。

亞利桑納州的水源，主要來自水資源豐沛的科羅拉多河，但近年已有科學研究預估，科羅拉多河水位恐逐年下降，使得半導體業的水資源循環利用愈來愈迫切。

英特爾晶圓廠省水大作戰　至少做了這三件事

英特爾從1990年代設立Ocotillo園區至今，至少做了以下三件事，確保自家晶圓廠的用水循環比重愈來愈高，因此無須每天引進大量的當地自來水，還減輕自家工業廢水對錢德勒市府污水處理廠的處理壓力。

第一，英特爾早在1994年就與錢德勒市政府議定，成立了一座RO（逆滲透）廢水處理廠，是以RO搭配微過濾（MF）等方式，將晶圓廠廢水中的鹽度降低75%，再排放至市政府的污水處理廠。

到了2014年，英特爾與市政府商議，將這座RO廢水處理廠的技術升級，並更名爲OBRF（Ocotillo Brine Reduction Facility），兩大目的是要完全消除自家工業廢水中的鹽水，再排放至市府的污水下水道，並降低英特爾晶圓廠消耗當地自來水的程度。

通常含鹽的工業廢水，都是直接排放至污水下水道，但在英特爾的Ocotillo園區都是先送到OBRF處理。錢德勒市政府水務局督察Kim Neill就說：「如果直接排到下水道，我們污水處理廠的TDS（總溶解固體）會偏高。」

根據2018年英特爾公開發表的OBRF簡報，以及2017年當地媒體報導，這座廢水處理廠每天可處理150萬加侖的半導體制程廢水，佔所有廢水的94%。

OBRF將處理後的廢水回覆到飲用水的標準後，送回英特爾廠區內再利用（例如供給冷卻塔），並因此降低引進自來水的用水量。

OBRF的營運方式也別有心裁，整座處理廠是由英特爾出資成立，並負責每年營運費用，市政府則出15位工作人員負責日常營運。

英特爾淨水技術大躍進

第二，英特爾持續改進晶圓廠製程的超純水淨水技術。

以往需要2加侖自來水才能過濾爲1加侖的超純水，到了2017年英特爾只需要1.1加侖自來水就做得到。

第三，在今年啓用的Fab 42工程項目中，有一個是佔地12英畝（4.8公頃）的廢水處理廠，每天可以處理910萬加侖的半導體制程廢水，處理後將其中20%送回給Fab 42的冷卻系統使用，其於80%送給市府淨水場做爲民間灌溉用途。

2030年願景　100%水資源循環利用

不僅如此，今年5月英特爾發表了2030年願景，其中包括十年內英特爾在全球將達到水資源使用量的淨成長是零（net positive water use），意味其自有廢水處理技術可能再上一層樓，有助節省更多水資源。