日前,2022北京微电子国际研讨会暨IC WORLD大会隆重召开,大会以“蓄势起航 焕然一芯”为主题,汇聚超过150位业界知名专家、超过200家高科技企业,为半导体产业的持续发展建言献策。

作为与半导体产业息息相关的超纯水领域科技企业,高频科技受邀出席,展出多项超纯水领域先进技术与创新产品,分享打造半导体工厂绿色水系统的观点和措施,助推半导体产业进一步发展壮大。

半导体是技术密集型产业,工艺制程高度复杂精确,且能源消耗高,生产一颗芯片大约需要3000多道复杂的工序,每一道工序都需要大量能源,工厂全天24小时、全年365天运转,整体能耗庞大,产业运维成本高昂。随着半导体行业开始进入“后摩尔定律时代”,资源利用率已经成为制约半导体产业发展的核心竞争力之一。

资源利用率亟待提升

半导体的制造过程中需要消耗掉大量的水源,尤其是半导体制程需要使用超纯水,而制作超纯水的过程需使用几倍的自来水,用水量相当惊人。

以台积电为例,其新竹、中部、南部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,平均每升水可重复利用3-4次,但仍然消耗巨大。2020年台积电消耗了约7000万吨水,2021年中国台湾大旱,不得不通过抽取地下水、休耕停灌大量农田等措施保障台积电用水。

这些水大部分是用于对晶圆的清洗。半导体制造过程中要用水反复清洗芯片基底,蚀刻图案,抛光层和冲洗组件,这是保证良品率的重要一点,一旦没处理好甚至可能让整个工厂停摆。

而越是先进的制程,能源消耗越高。在90nm工艺节点制程下,只需要90次左右的清洗步骤就可以达到较好的良率。但是在下一代65nm工艺节点时,清洗步骤增加到140步左右。到22nm/20n节点,清洗步骤增加到210次左右。进入到5nm先进制程,清洗的次数要求则更高。

我国半导体产业近年来发展迅速,但资源利用率仍不高。2017年一项关于半导体行业用水的研究发现,中国在漂洗过程和生产所需电力的用水方面都比其他主要生产国(日本、韩国、台湾和美国)使用的水更多。与美国相比,中国用水量是美国的三倍。中国半导体行业吸收了27%的工业用水。

我国拥有世界 20% 的人口,但仅拥有全球 7% 的水资源,是一个人均水资源相对贫乏的国家,工厂的节水效能和用水效率亟待提升,绿色水工厂的打造也刻不容缓。

高频科技超纯工艺协助半导体企业降本增效

事实上,众多头部半导体企业已经意识到提升资源利用率的重要性。在台积电最新公布的“台积公司110年永续报告书”中提到,2021年台积电持续推动“提升系统产水率、厂务系统排水减量、增加厂务废水回收、降低系统排水损失”四大节水措施,积极寻求节水机会点,以达最大节流效益,在2021年节水248万吨。

作为半导体产业链上极为重要的一环,高频科技也积极探索,协助半导体企业降本增效。高频科技基于多年的半导体水系统经验积累,植入绿色工厂理念,为客户提供领先的超纯水与循环再生解决方案及装备。

高频科技目前已经完全掌握了先进半导体制程需要使用的超纯水生产的全部核心工艺,特别是在PPB级别的TOC,溶解氧去除,以及PPT级别的硼、硅等特殊物质的去除方面有自己的成熟经验,通过技术把控和工程实践,从工艺层面帮助半导体企业提升超纯水使用效率。

依托大批自有优秀半导体水系统专家的资深经验,高频科技创立标准化运维服务专家模型,为半导体厂务量身定制一体化专家运维服务体系,满足客户全周期运维需求,规范管理、降本增效。此体系将逐步实现专家数据化,通过数字化运维让客户感到更加省事和舒心。

同时,高频科技从覆盖半导体企业用水生命周期整体流程统筹规划,可协助半导体企业打造环境友好、低本高效、操作便利、维护简单、可扩充性、理念创新的绿色厂务。

打造“绿色厂务”是高频科技一直以来的关注重点,越来越多的半导体客户也逐渐重视超纯水及循环再生系统的运行成本和智能运维水平,这一方面是企业环境责任和社会责任的外部驱动,另一方面也是制造端参与市场竞争中对于提质增效的内部驱动。

对此高频科技早有布局,未来还将在结合人工智能、大数据和云计算基础上的智慧厂务工厂建设中提供解决方案,也将在工厂运维方面提供除传统方式外的更多选项,助力半导体企业客户取得更大的行业领先。

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