TSMC: инновационное управление водными ресурсами

TSMC: инновационное управление водными ресурсами

Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г.
РУБРИКА: ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА

Тайвань в начале 2021 г. столкнулся с водным кризисом, пережив самую сильную засуху за более чем полвека. По прогнозам, подобное будет повторяться и в дальнейшем. Вода же является одним из важнейших ресурсов при производстве микросхем. Среднее полупроводниковое предприятие потребляет ежедневно от 7,5 до 15 млн литров в день для очистки кремниевых пластин, охлаждения оборудования и т. п. Таким образом, вопросы рационального использования воды при производстве ИС приобретают все большую важность. В этом плане интересен опыт TSMC.

TSMC имеет давно сложившуюся систему управления рисками предприятия, которая покрывает риски, связанные с водоснабжением. TSMC выявила и ранжировала риски и возможности, связанные с климатом, следуя указаниям учрежденной в 2015 г. Советом по финансовой стабильности (Базель, Швейцария) Целевой группы по раскрытию финансовой информации, связанной с климатом (The Task Force on Climate--Related Financial Disclosures, TCFD). Существуют также подробные процедуры реагирования на нехватку воды на разных этапах.

Эволюция предоставляет возможность для таких инноваций. По мере развития полупроводниковой технологии использование химикатов и сложность производства возрастают. Это требует более высоких объемов и качества очищенной воды, что сказывается на потреблении энергии, а также на водоснабжении. Спрос на полупроводниковые приборы будет только расти. Но для того, чтобы развитие промышленности оставалось устойчивым нужно продолжать разрабатывать способы сокращения потребления воды даже когда объем производства растет. Недопустимо игнорировать любой шанс эффективно экономить воду, каким бы незначительным он ни казался.

С этой целью TSMC рассматривает управление водными ресурсами как производственные затраты (рис. 1). Восстановленная вода – самый важный источник воды (от 85 % до 90 %). В 2020 г. TSMC запустила программу строительства завода по переработке воды (TSMC S.T.S.P. Reclaimed Water Plant), первого частного завода по переработке воды на Тайване, исходя из начальной суточной мощности рециркуляции 5,0 тыс. м2 воды. К 2023 г. планируется регенерировать 20,0 тыс. м2 воды в сутки.



Рисунок 1. Ежедневное потребление воды TSMC по сравнению с доступными ежедневно объемами.


Помимо повторного использования воды, важно продолжать искать способы сокращения или избегания использования токсичных растворителей в производственном процессе. Исключив NMP (N-метилпирролидон) из процесса очистки пластин специалисты TSMC перешли на эксплуатацию системы разделения сточных вод на основе характеристик и концентрации. Кроме того, они поддерживают необходимость запрета использования любых химикатов, которые нельзя расщепить или удалить из воды.

Конечно, очистка воды представляет собой отдельную проблему с точки зрения энергозатрат, но есть способы их минимизации. Выгоды возникают, например, при внедрении высокоэффективных двигателей типа IE3 и IE4 (относящихся к премиум--классу по энергоэффективности), а также устройств рекуперации тепла, которые включены в различные системы очистки и рециркуляции воды. Минимизации энергопотребления также способствует система управления энергопотреблением, охватывающая все заводы TSMC. Точное знание того, сколько энергии потребляет каждое предприятие, помогает специалистам корпорации работать над достижением оптимальных условий для экологически дружественного производства. Они знают, что нужно делать дальше, и стремятся использовать для дальнейшего снижения воздействия на окружающую среду экологически чистую энергию.

В рамках государственной кампании США по развитию отечественного производства тайваньские полупроводниковые фирмы, включая TSMC, ожидают возникновения благоприятных условий для создания новых мощностей по производству полупроводниковых приборов в этой стране. При этом предпочтение отдается бизнес--модели кремниевых заводов. Отмечается, что экологическая устойчивость всегда должна быть ключевым фактором при строительстве новых объектов. Специалисты TSMC утверждают, что придерживаются строгих стандартов, включая уровень регенерации технологических сточных вод более 85 % и коэффициент использования в 350 % на каждую каплю воды.

Проблемы с водой в каждом регионе и городе различаются. Руководство TSMC считает, что, чтобы быть готовыми к их решению, нужно последовательно инвестировать в технологии для улучшения водоочистки, максимизации повторного использования воды и сокращения потребления воды, а также расширения источников воды для защиты окружающей среды и защиты местных сообществ. На Тайване в их ближайшие планы входит строительство завода по переработке оборотной воды за пределами одного из производственных комплексов корпорации (рис. 2). Он будет собирать сточные воды, сбрасываемые очистной станцией комплекса, которые, в свою очередь, пополняют городскую воду. В штате Аризона, где TSMC приступила к сооружению завода по производству 5‑нм ИС (ввод в строй запланирован на 2024 г.), компания сотрудничает с местными властями и партнерами по экосистеме, чтобы обеспечить такие же высокие стандарты устойчивого управления водными ресурсами, как и на Тайване.



Рисунок 2. Схема водопользования одного из производственных комплексов TSMC.


Управление водными ресурсами начинается с сотрудников. Задача руководства, по мнению TSMC – мотивировать их всех вносить свой вклад в реализацию соответствующих инициатив. Постановка четких целей является частью этого процесса, а также способствует развитию культуры, которая поощряет инновации в области устойчивого развития, включая такие вещи, как защита окружающей среды и восстановление среды обитания на индивидуальном уровне, признает и вознаграждает эти усилия. Это приводит к благоприятному циклу, в котором сотрудники одновременно получают признание и вдохновляют других на аналогичные действия.

Отмечается, что эффективное управление водными ресурсами – это во многом командная работа, и общее будущее человечества зависит от правильного решения этой задачи.


Arthur Chuang. Water Management Innovation is Central to the Future of ICs. EETimes, 07.30.2021 https://www.eetimes.com/water--management-innovation-is-central-to-the-future-of-ics/?utm_source=new

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 23(6747) от 25 ноября 2021 г. г.
Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г. г.