革命性创新净水技术助力芯片制造业实现高达90%用水回收率


半导体制造是一个对洁净程度要求极为严苛的行业。为去除杂质,半导体元件需经过多次清洗,这一过程会消耗大量的纯净水及其他化学制剂。

半导体制造工厂的用水量极大。例如,全球规模最大的半导体制造企业台积电(TSMC),其位于台湾地区的三座科技园区每日耗水量高达30亿吨,这一数字是悉尼日供水量的三倍 。

悉尼科技大学水资源与废水技术中心(Centre for Technology in Water and Wastewater)主任Long Nghiem教授,目前正在借助化学的力量助力半导体行业提高水资源的循环利用率,并朝着更加可持续的未来迈进。

他说:“鉴于驱动人工智能所需的微芯片需求日益旺盛,且微芯片制造过程中需大量用水,各企业至少要实现90%的用水回收率,才不至于耗尽当地水资源。”

在微芯片制造过程中会使用超过100种专用化学品。我们必须去除其中危害最大的部分,才能在处理流程末端获得洁净的水

Long Nghiem教授、水资源与废水技术中心主任

“在这些化学品中,最有问题的两种分别是用于表面清洁的过氧化氢和用于防腐蚀处理的三唑。这二者均具有很强的毒性,且不易分解。 ”

Nghiem教授与澳大利亚水技术初创企业无限水国际公司(IWI)展开合作,带领包括研究员Cuong Ton-That副教授在内的团队,研发出一种可分解这两种主要污染物的新型催化技术。

他说:“我们采用了一种催化工艺。这项工艺并非将污染物过滤去除,而是利用一种氧化剂,以极具针对性的方式将这些污染物进行降解。”

“我们将这种药剂装入一个即插即用的装置中,该装置可安装在废水处理设施中,将受污染的水冲洗干净。我们对污染物进行降解,直至处理后的水可安全用于后续的回收流程或最终排放。”

“目前的微芯片制造处理工艺已沿用了近100年。我们并非要对这一工艺进行变革,而是在此基础之上加以补充完善,并充分利用现有的所有基础设施。”

Long Nghiem教授正在与澳大利亚 IWI 公司合作研发水处理催化技术

全球两家规模最大的逻辑芯片制造企业正携手澳大利亚IWI公司,对这项创新技术在废水处理作业中的应用展开评估 。

澳大利亚IWI公司创始人兼首席执行官Matthew Ng说:“通常,在这些先进的半导体制造工厂(又称晶圆厂)的资本支出中,用水和水循环利用的费用超过 10%,累计数额可达数十亿澳元。

“我们希望帮助他们在如此大规模消耗的情况下更经济高效地可持续循环利用水资源。这种行业颠覆性创新能够有效解决这些公司的重大难题。”

“一旦这些企业能够以更低的成本去除特殊化学品,便能够实现大部分水资源的回收利用,并将多余废水安全排放至环境中。”

这项技术已获得过氧化氢处理领域的应用专利,它能够在短短几分钟内有效去除高浓度的过氧化氢。

目前,针对三唑降解的专利申请正在审批中。实验表明,在这一创新且简便的过程中,仅需短短一小时即可将高达90%的此类污染物降解。

* TSMC,《2023可持续发展报告》