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半导体产业的绿色之路

作者:Peter Singer   2008-02-01   点击:371


  目前可持续性已经成为新的焦点,其部分表现是半导体产业正在建造符合LEED认证的新工厂(和实验室)。当然同时还有减少对能量和水的消耗,以及最小化有害废弃物和排放的要求。

  半导体制造工厂每天可以消耗一万个家庭一年使用的电力(170,000 MW)和高达三百万加仑的水。其年度运转帐单就高达2000万到2500万美元。

  那些只是新半导体制造工厂环境变得更加友好而转向“绿化”的部分原因。新的方法不仅降低电力和水的使用,还致力于降低全球变暖气体排放、挥发性有机化合物(VOC)和有害材料。设计人员正转向采用自然天窗、太阳能、净化池、反射式屋顶和水泥来降低成本。还可以通过智能化、网络化的照明系统以及优化设备运行来解决能量,例如在不使用时将真空泵的状态调整为“休眠模式”。工厂还在寻找水和化学品的循环利用以及降低有害废弃物数量的新方法。

  降低成本并不是这种新绿化运动的唯一原因。它也是被称为可持续性运动的一部分,需要将经济、环境和社会发展方面的考虑加入到企业文化中。可持续系统可以提供不耗尽资源的服务,并且有效地利用所有环境和经济资源。

  目前美国绿色建筑委员会开发的领先能源与环境设计(LEED)

评级系统正在规范最终的“绿色”建筑设计。该系统推崇“完全建筑”的概念,用以实现可持续性,该方法对五个关系到人类和环境健康的关键领域进行评价:开发可持续的选址、节约水、节能、材料选择和室内环境质量。这些标准可以用于新的结构和现存的建筑。

图1德州仪器在德州Richardson的工厂从一开始就按照LEED-认证进行设计


  尽管还没有开始运行,德州仪器(TI)在德州Richardson的工厂,是世界上首个“绿色的”、按照LEED-认证进行设计的半导体制造工厂(图1)。该厂主要采用300 mm晶圆制造45 nm产品。在92英亩的土地上,其建筑物的占地面积为110万平房英尺,其中包括办公、机械、支持和制造区域(图2)。

图2尽管还没有开始运营德州仪器新厂的厂区面积为92英亩其建筑物的占地面积为一百一十万平方英尺包括办公机械支持和制造区域


  TI说这栋建筑在设计时特别注意尽量减小对环境的冲击。TI的工程师们与来自落基山学院的专家协同努力,创造了一个与其他TI半导体厂不同,极其高效的综合体。一些突出的元素包括:

  ■  厂区内搜集雨水的净化池,可以用于灌溉
  ■  本地的大草原和植物,维护起来只需要很少甚至不需要水
  ■  反射式屋顶和水泥,可以降低区域内的热岛效应
  ■  免冲水的小便器,每个单元每年节省约四万加仑水
  ■  带有传感器的水龙头,可以通过小股水流的流动进行充电
  ■  利用自然光的照明系统取代内部办公区域的荧光照明
  ■  风车供电的水池流动系统
  ■  光和运动传感器
  ■  按使用需求控制的通风系统
  ■  用在办公区域的太阳能热水器
  ■  在建设过程中,TI循环使用了其中90%的废弃物,并且在建筑本身和内部装修中使用了大量的可循环材料

  尽管建筑的“绿化”需要一些额外的投资来实现其长期的运营优势,但这只会将建筑预算增加1%。此外,同TI几年前六英里以外建造的一座类似的制造工厂相比,新厂的成功地将成本降低30%。该公司认为,与其他正在美国以外建设半导体制造厂相比,这些因素提高了该厂的竞争力。

  TI的副总裁Shaunna Black在最近的国际贸易伙伴会议(ITPC)上谈到,在第一个整年,该公司可以节省100万美元的运营成本。当全部完成之后,每年可以减少400万美元的能量消耗,35%的用水和50%的排放。

图3英特尔位于亚利桑那州Chandler的新45nm工厂是该公司最环境友好的工厂英特尔说正致力于使该厂成为该公司首座通过LEED官方认证的工厂


  另一个致力于满足LEED认证的新工厂是英特尔位于亚利桑纳州Chandler、生产新45 nm产品的Fab 32(图3)。据称它是该公司“最环境友好”的工厂之一,采用了数项节约能源和水的措施。英特尔说新的工艺可以减少15%的全球温室气体排放,并且采用亚利桑那的节水和重用水项目,可以节约超过70%的水。该公司说他们正致力于让新厂成为该公司第一个通过LEED官方认证的工厂。

  Sandia Corp.新近完成的三层MESA微系统制造(MicroFab)大楼可能会成为第一座接受LEED认证的微芯片制造厂。节约能源是MESA项目的一个组成部分,包括可以为MicroFab(图4)和附近MircoLab建筑物服务的高效中央运营单元。MicroFab采用高效的超纯水(UPW)发生工艺,水循环系统,以及水回收和重用系统,这些回收的水可用于冷却和清洗应用。

图4Sandia新完成的三层MESA微系统制造MicroFab厂在工业界首个接受LEED认证


  其他针对“绿化”的项目包括运输替代选择的可操作性、基于居住者的高效排水设备,以及只采用少量水的露台设计。通过废弃物管理实现资源节约,以及采用循环使用的和本地制造的材料,都在项目中得到了强调。

  R&D机构也开始转向“绿色”。位于美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的纳米研究机构Molecular Foundry(图5)已经获得了LEED金级认证。Mole

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