日前,2022北京微電子國(guó)際研討會(huì)暨IC WORLD大會(huì)隆重召開(kāi),大會(huì)以“蓄勢(shì)起航 煥然一芯”為主題,匯聚超過(guò)150位業(yè)界知名專家、超過(guò)200家高科技企業(yè),為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展建言獻(xiàn)策。

作為與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)的超純水領(lǐng)域科技企業(yè),高頻科技受邀出席,展出多項(xiàng)超純水領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)與創(chuàng)新產(chǎn)品,分享打造半導(dǎo)體工廠綠色水系統(tǒng)的觀點(diǎn)和措施,助推半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大。

半導(dǎo)體是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),工藝制程高度復(fù)雜精確,且能源消耗高,生產(chǎn)一顆芯片大約需要3000多道復(fù)雜的工序,每一道工序都需要大量能源,工廠全天24小時(shí)、全年365天運(yùn)轉(zhuǎn),整體能耗龐大,產(chǎn)業(yè)運(yùn)維成本高昂。隨著半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入“后摩爾定律時(shí)代”,資源利用率已經(jīng)成為制約半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。

資源利用率亟待提升

半導(dǎo)體的制造過(guò)程中需要消耗掉大量的水源,尤其是半導(dǎo)體制程需要使用超純水,而制作超純水的過(guò)程需使用幾倍的自來(lái)水,用水量相當(dāng)驚人。

以臺(tái)積電為例,其新竹、中部、南部三個(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,平均每升水可重復(fù)利用3-4次,但仍然消耗巨大。2020年臺(tái)積電消耗了約7000萬(wàn)噸水,2021年中國(guó)臺(tái)灣大旱,不得不通過(guò)抽取地下水、休耕停灌大量農(nóng)田等措施保障臺(tái)積電用水。

這些水大部分是用于對(duì)晶圓的清洗。半導(dǎo)體制造過(guò)程中要用水反復(fù)清洗芯片基底,蝕刻圖案,拋光層和沖洗組件,這是保證良品率的重要一點(diǎn),一旦沒(méi)處理好甚至可能讓整個(gè)工廠停擺。

而越是先進(jìn)的制程,能源消耗越高。在90nm工藝節(jié)點(diǎn)制程下,只需要90次左右的清洗步驟就可以達(dá)到較好的良率。但是在下一代65nm工藝節(jié)點(diǎn)時(shí),清洗步驟增加到140步左右。到22nm/20n節(jié)點(diǎn),清洗步驟增加到210次左右。進(jìn)入到5nm先進(jìn)制程,清洗的次數(shù)要求則更高。

我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速,但資源利用率仍不高。2017年一項(xiàng)關(guān)于半導(dǎo)體行業(yè)用水的研究發(fā)現(xiàn),中國(guó)在漂洗過(guò)程和生產(chǎn)所需電力的用水方面都比其他主要生產(chǎn)國(guó)(日本、韓國(guó)、臺(tái)灣和美國(guó))使用的水更多。與美國(guó)相比,中國(guó)用水量是美國(guó)的三倍。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)吸收了27%的工業(yè)用水。

我國(guó)擁有世界 20% 的人口,但僅擁有全球 7% 的水資源,是一個(gè)人均水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家,工廠的節(jié)水效能和用水效率亟待提升,綠色水工廠的打造也刻不容緩。

高頻科技超純工藝協(xié)助半導(dǎo)體企業(yè)降本增效

事實(shí)上,眾多頭部半導(dǎo)體企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到提升資源利用率的重要性。在臺(tái)積電最新公布的“臺(tái)積公司110年永續(xù)報(bào)告書(shū)”中提到,2021年臺(tái)積電持續(xù)推動(dòng)“提升系統(tǒng)產(chǎn)水率、廠務(wù)系統(tǒng)排水減量、增加廠務(wù)廢水回收、降低系統(tǒng)排水損失”四大節(jié)水措施,積極尋求節(jié)水機(jī)會(huì)點(diǎn),以達(dá)最大節(jié)流效益,在2021年節(jié)水248萬(wàn)噸。

作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上極為重要的一環(huán),高頻科技也積極探索,協(xié)助半導(dǎo)體企業(yè)降本增效。高頻科技基于多年的半導(dǎo)體水系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)積累,植入綠色工廠理念,為客戶提供領(lǐng)先的超純水與循環(huán)再生解決方案及裝備。

高頻科技目前已經(jīng)完全掌握了先進(jìn)半導(dǎo)體制程需要使用的超純水生產(chǎn)的全部核心工藝,特別是在PPB級(jí)別的TOC,溶解氧去除,以及PPT級(jí)別的硼、硅等特殊物質(zhì)的去除方面有自己的成熟經(jīng)驗(yàn),通過(guò)技術(shù)把控和工程實(shí)踐,從工藝層面幫助半導(dǎo)體企業(yè)提升超純水使用效率。

依托大批自有優(yōu)秀半導(dǎo)體水系統(tǒng)專家的資深經(jīng)驗(yàn),高頻科技創(chuàng)立標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維服務(wù)專家模型,為半導(dǎo)體廠務(wù)量身定制一體化專家運(yùn)維服務(wù)體系,滿足客戶全周期運(yùn)維需求,規(guī)范管理、降本增效。此體系將逐步實(shí)現(xiàn)專家數(shù)據(jù)化,通過(guò)數(shù)字化運(yùn)維讓客戶感到更加省事和舒心。

同時(shí),高頻科技從覆蓋半導(dǎo)體企業(yè)用水生命周期整體流程統(tǒng)籌規(guī)劃,可協(xié)助半導(dǎo)體企業(yè)打造環(huán)境友好、低本高效、操作便利、維護(hù)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)充性、理念創(chuàng)新的綠色廠務(wù)。

打造“綠色廠務(wù)”是高頻科技一直以來(lái)的關(guān)注重點(diǎn),越來(lái)越多的半導(dǎo)體客戶也逐漸重視超純水及循環(huán)再生系統(tǒng)的運(yùn)行成本和智能運(yùn)維水平,這一方面是企業(yè)環(huán)境責(zé)任和社會(huì)責(zé)任的外部驅(qū)動(dòng),另一方面也是制造端參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中對(duì)于提質(zhì)增效的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)。

對(duì)此高頻科技早有布局,未來(lái)還將在結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算基礎(chǔ)上的智慧廠務(wù)工廠建設(shè)中提供解決方案,也將在工廠運(yùn)維方面提供除傳統(tǒng)方式外的更多選項(xiàng),助力半導(dǎo)體企業(yè)客戶取得更大的行業(yè)領(lǐng)先。

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