台积电最大美国强敌 竟在「沙漠」盖晶圆厂怎么办到的？

英特尔在亚利桑纳州凤凰城盖了四座晶圆厂。（示意图/达志影像/shutterstock）

半导体制程需要大量用水，特别是使用干净程度为自来水1000倍的超纯水（ultrapure water）。以往晶圆厂需要用上1400至1600加仑自来水，才可能转化为1000加仑的超纯水。（美制1加仑液体相当于3.7854公升）

其次，若要在一片12吋晶圆上制造积体电路，需要用上2200加仑（8327公升）的水，包括1500加仑的超纯水，所以晶圆厂不仅是吃电怪兽，也是用水怪兽。

根据2015年英特尔企业责任报告书，该公司一年用水量高达90亿加仑，相当于75000个美国家庭的正常用水量。水资源充沛与否，不仅攸关晶圆制程良率，一旦没处理好甚至可能让整座晶圆厂停摆。

若打开英特尔的全美布局，可看出亚利桑纳州已成为两大制造重心之一。

英特尔全球14座晶圆厂之中，亚州就有四座，而且都位于凤凰城东南边、车程半小时的小镇钱德勒（Chandler）的Ocotillo园区内，包括Fab 12、Fab 22、Fab 32及Fab 42，其中Fab 42更是英特尔设立7奈米产线的重点晶圆厂。

亚利桑纳州的水源，主要来自水资源丰沛的科罗拉多河，但近年已有科学研究预估，科罗拉多河水位恐逐年下降，使得半导体业的水资源循环利用愈来愈迫切。

英特尔晶圆厂省水大作战　至少做了这三件事

英特尔从1990年代设立Ocotillo园区至今，至少做了以下三件事，确保自家晶圆厂的用水循环比重愈来愈高，因此无须每天引进大量的当地自来水，还减轻自家工业废水对钱德勒市府污水处理厂的处理压力。

第一，英特尔早在1994年就与钱德勒市政府议定，成立了一座RO（逆渗透）废水处理厂，是以RO搭配微过滤（MF）等方式，将晶圆厂废水中的盐度降低75%，再排放至市政府的污水处理厂。

到了2014年，英特尔与市政府商议，将这座RO废水处理厂的技术升级，并更名为OBRF（Ocotillo Brine Reduction Facility），两大目的是要完全消除自家工业废水中的盐水，再排放至市府的污水下水道，并降低英特尔晶圆厂消耗当地自来水的程度。

通常含盐的工业废水，都是直接排放至污水下水道，但在英特尔的Ocotillo园区都是先送到OBRF处理。钱德勒市政府水务局督察Kim Neill就说：「如果直接排到下水道，我们污水处理厂的TDS（总溶解固体）会偏高。」

根据2018年英特尔公开发表的OBRF简报，以及2017年当地媒体报导，这座废水处理厂每天可处理150万加仑的半导体制程废水，占所有废水的94%。

OBRF将处理后的废水回复到饮用水的标准后，送回英特尔厂区内再利用（例如供给冷却塔），并因此降低引进自来水的用水量。

OBRF的营运方式也别有心裁，整座处理厂是由英特尔出资成立，并负责每年营运费用，市政府则出15位工作人员负责日常营运。

英特尔净水技术大跃进

第二，英特尔持续改进晶圆厂制程的超纯水净水技术。

以往需要2加仑自来水才能过滤为1加仑的超纯水，到了2017年英特尔只需要1.1加仑自来水就做得到。

第三，在今年启用的Fab 42工程项目中，有一个是占地12英亩（4.8公顷）的废水处理厂，每天可以处理910万加仑的半导体制程废水，处理后将其中20%送回给Fab 42的冷却系统使用，其于80%送给市府净水场做为民间灌溉用途。

2030年愿景　100%水资源循环利用

不仅如此，今年5月英特尔发表了2030年愿景，其中包括十年内英特尔在全球将达到水资源使用量的净成长是零（net positive water use），意味其自有废水处理技术可能再上一层楼，有助节省更多水资源。