少即是多： 半導體產業資源的有效運用
由於化石燃料和水等天然資源有限，減少排放和節約資源的需求在半導體產業變得越來越重要。身為環境技術的專家，DAS Environmental Experts 為半導體產業提供客製化的解決方案，以保護環境及降低資源消耗。
鑑於氣候變遷，許多國家和地區已推出法規要求，以減少二氧化碳排放量以及天然瓦斯和電力的消耗。
2021 年，德國承諾在 2045 年前實現溫室氣體中和，這增加了包括半導體生產在內的工業壓力。到 2030 年，排放量要比 1990 年減少 65%。該要求涉及溫室氣體排放的平衡、減量目標以及避免和減少排放的具體措施。與此相伴的是披露法規，要求公司詳細報告社會和可持續發展相關的非財務資訊 (ESG 報告)。
在東南亞，新加坡於 2019 年率先採用碳稅，並將於 2030 年前逐步提高碳稅，以鼓勵企業和私人消費者減少二氧化碳排放量。
2021 年，台灣設定了到 2050 年實現碳淨排放量氣候中和的目標，並為此制定了《氣候變遷應對法》。該法律的一部分是從 2025 年起引入二氧化碳徵費，即所謂的「碳費」。
中國希望到 2060 年實現氣候中和，並已於 2021 年制定了全國排放交易法，以及其他措施。然而，中國預計到 2030 年二氧化碳排放量將達到峰值。
美國沒有全國性的碳稅或二氧化碳稅。取而代之的是各種區域和州的措施，如區域排放交易權（‘cap-and-trade’）和稅收獎勵措施，這些措施自 1990 年代起就已開始實施。
“範疇一二三” 排放總覽 半導體產業
晶片生產中的資源保護與永續發展
就工業生產而言，半導體產業在從電路設計到組裝測試的整個價值鏈中，約佔全球二氧化碳排放量的 0.3%。另外 1% 左右的溫室氣體排放是由供應商的上游製程和最終消費者的下游使用所造成。
半導體產業，包括其供應商，都意識到自己的責任，並正在推動能源供應轉換為可再生能源，如（綠色）電力，優化能源和水的消耗，提高水的回收利用率，減少生產和處置過程中的氣體和化學品的消耗。這些措施旨在實現半導體生產的氣候中和。
半導體製造
半導體晶片透過智慧型控制和永續生產，為減少我們的能源和資源消耗做出了重要的貢獻。同時，晶片的生產非常耗能耗水，有時需要使用高毒性氣體和化學品，這些氣體和化學品必須盡可能在使用點進行清洗。因此，減少半導體生產過程中的排放是微電子環保的一個重要方面。
在晶片的製造過程中，會使用化學與物理製程，例如摻雜、蝕刻、塗佈光阻劑、曝光、清洗或沉積薄層。這些製程會產生各種排放物和氣體污染物，如果不加以處理，會對環境和人類健康造成問題。例如，這些污染物包括破壞氣候的碳氟化合物 (HFC)、六氟化硫 (SF6) 和四氟甲烷 (CF4)，以及氟化氫 (HF)、氮氧化物 (NOx) 和氨 (NH3)。在生產過程中，這些製程氣體會持續從無塵室系統排入位於無塵室下方的 subfab，並在特殊的使用端(Point-of-Use)廢氣處理系統中進行淨化。
Cleanroom, GlobalFoundries Fab 8, Malta (NY)
優化製程氣體處理是提高效率和降低消耗值的決定性槓桿
廢氣處理在半導體產業中扮演著提高效率和降低消耗的關鍵角色。為了達成業界在此領域雄心勃勃的環保目標，目前有幾種方法正在進行中。DAS Environmental Experts 為目前所有方法提供技術解決方案。
- 使用不影響氣候的能源 例如來自可再生能源的電力或所謂的綠色氫氣 (H2)。該產業目前正處於轉型過程中，而產業政策措施和法規要求正在加速轉型。作為創新環境技術解決方案的供應商、 DAS Environmental Experts 也著重於氣候中和的高效能源，例如綠色氫氣。所有燃燒-水洗式系統均可使用氫氣，STYRAX 和 UPTIMUM 系統可配備直流 (DC) 等離子燃燒器。
- 以氫氣為例，有效利用能源。 雖然與天然瓦斯相比，氫 (H2) 的體積能量密度較低，但其重力能量密度較高，這意味著單位重量可提供更多能量。氫的這一特性使其在某些應用中能更有效地利用能量。例如，氫在更高的溫度下燃燒，使反應更快、更完全，從而在廢氣處理等過程中更有效地破壞有害物質。這可將整個製程的效率提高 25%。 與化石燃料產生的二氧化碳不同，氫的燃燒只產生水蒸氣作為主要產品。這直接有助於減少溫室氣體排放。DAS Environmental Experts 公司的 STYRAX burn-wet 系統就是一個實例，它充分利用了氫的這些優點。回收製程熱能也能為可持續能源利用做出重大貢獻。在 TSUGA 催化系統中，通過熱交換器進行能量回收可確保在運行過程中的總能量需求較低。
- 有效利用水資源。 燃燒-水洗式系統和Scrubber系統中使用的水可在 DAS 系統中以閉環洗滌設計進行收集和回收。受污染的水在特殊循環中經過沉澱、過濾或化學中和，然後再送回燃燒-水洗系統或Scrubber。與連續水流的系統相比，此循環可減少約 25% 的水消耗量。
- 通過監控、數據評估和靈活適應無塵室上游生產步驟的要求，實現智能化製程控制。無塵室的流程系統與sub-fab的消減系統之間的數據連結，可以優化並減少清洗流程所需的燃料和其他物質的消耗。DAS Environmental Experts 提供一系列使用客製化數據的工具，以達到最佳效果。該公司既使用自己開發的產品，也使用合作夥伴提供的解決方案。
DAS 環保專家協助全球客戶降低碳足跡
面對氣候變遷和資源稀缺，半導體產業面臨多項挑戰，並著重於減少對環境的影響：
- 其中一個關鍵因素是轉用環保能源，例如綠色電力和綠色氫氣。
- 高效的廢氣處理系統具有高破壞和去除效率 (DRE)，對於減少有害排放物的影響至關重要。
- 回收製程熱能和使用閉路水循環是大幅降低能源、水和化學品消耗的關鍵措施。
- 直接在清洗系統進行智慧型製程控制、監控和資料評估，可進一步優化資源消耗。
半導體製造業的實例： 高水平的銷毀和移除效率的影響
降低消耗和提高效率是半導體產業的重點工作。透過降低消耗，我們可以減少能源和化學品等資源的使用。另一方面，提高效率就是要改善製程效能。在淨化製程廢氣時，這些方法有助於降低成本，並將對環境的影響降至最低。下文將解釋如何實際應用這些原則，特別是廢氣淨化過程中的破壞和去除效率 (DRE)，以及其對晶片生產的消耗值和效率的影響。破壞和去除程度 (DRE) 是製程廢氣淨化的關鍵因素。高 DRE 表示廢氣流中的有害物質有很高的百分比被有效破壞或去除，而無需進一步的處理循環。這對消耗值有直接影響，因為更有效率的廢氣處理可減少對能源、水和化學品等資源的需求。
以晶片生產中的兩個重要製程步驟，化學氣相沉積 (CVD) 和蝕刻為例，很好地說明了高 DRE 如何幫助避免有害物質排放、將對氣候的有害影響降至最低，並同時降低消耗值。
CVD 製程用於在基材（通常是矽）上沉積薄層材料。這些薄層對於電晶體、太陽能電池和積體電路等半導體元件的生產至關重要。在蝕刻過程中，施加在晶片上的材料的某些部分被選擇性地去除，以創建或修改結構。這可以透過化學、物理或等離子體輔助製程來完成，其中使用例如全氟化碳（PFC）。
兩種製程均使用四氟甲烷 (CF4)。這種化合物的全球暖化潛勢 (GWP) 為 6500，這意味著 CF4 對全球暖化的貢獻是同等量 CO2 的 6500 倍。因此，人們正在大力減少 CF4 的使用或使用危害較小的替代品來取代這種氣體。為了有效去除 CF4，需要在較高溫度下進行化學分解。目前可達到 95% 左右的 DRE 效率。透過改進製程、優化工廠設備以及使用更高的溫度和能量密度，CF4 將被完全去除。這是透過高溫燃燒或透過產生最大能量密度的最佳化燃燒室來實現的。在熱煙氣淨化系統中，例如燃燒式系統，高 DRE 可以更好地去除污染物，從而降低中央後處理系統的能源需求。
透過 STYRAX，Dox DAS Environmental Expert 提供了一系列系統，可實現 95% — 99.9% 的 DRE 值，具體取決於製程和污染物氣體成分。這種高價值對於提高半導體生產廢氣處理的效率和節約資源做出了重要貢獻，從而減少了對環境的影響並提高了客戶的可持續性，特別是在溫室氣體排放方面。
