دمج الاستدامة في صناعة أشباه الموصلات

التصميم من أجل مستقبل منخفض الكربون

يتجاوز تصميم المنشآت منخفضة الكربون مجرد تحسين الكفاءة التشغيلية. فهو يتطلب نهجًا شاملاً يأخذ في الاعتبار الكربون المدمج، واختيار المواد، والتخطيط المكاني، وتكوين المرافق، وتصميم المباني القابل للتكيف مع الاحتياجات طويلة الأجل. تلعب مبادئ الاقتصاد الدائري دورًا محوريًا في هذا النهج من خلال تحويل التركيز من نماذج البناء والتخلص الخطية نحو تصميم منشآت تقلل النفايات إلى أدنى حد، وتطيل عمر الأصول، وتتيح إعادة الاستخدام حيثما أمكن ذلك.

توضح بادماجا قائلةً: «في مجال تصنيع أشباه الموصلات، تُحدد نتائج الاستدامة إلى حد كبير قبل وقت طويل من بدء تشغيل المنشأة. فالقرارات التصميمية المبكرة، وكيفية تكوين المرافق، وكيفية اختيار المواد، وكيفية إدارة تدفقات النفايات، تحدد الأداء البيئي لعقود من الزمن. وهنا تكمن الفرصة الأكبر».

في Exyte، يترجم هذا التفكير إلى حلول هندسية مطبقة تعطي الأولوية للتأثير القابل للقياس وقابلية التشغيل على المدى الطويل. وبالإضافة إلى كفاءة الطاقة الكهربائية والتبريد، فإن أحد العوامل الأكثر أهمية هو تقليل انبعاثات غازات العمليات المباشرة (النطاق 1) الناتجة عن عمليات الحفر وتنظيف الغرف.

ويتمثل أحد الأساليب الرئيسية في دمج عملية الحد من غازات الدفيئة (GHG) في المفهوم الشامل لنظام العادم، مثل نظام الحد المركزي المصمم لمعالجة مركبات الكربون البيرفلورية (PFCs) ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي على نطاق واسع، مما يوفر بديلاً قوياً لأنظمة نقاط الاستخدام التقليدية ويتيح تخطيطاً أكثر كفاءة للتشغيل والصيانة.

وقد تجلى ذلك من خلال النجاح في تنفيذ أول نظام مركزي لخفض غازات الدفيئة في سنغافورة في منشأة عاملة لتصنيع أشباه الموصلات، والذي يقلل انبعاثات مركبات الكربون البيرفلورية (PFCs) بنحو 95 في المائة، وحصل على الميدالية الذهبية في جوائز «مشروع العام» (POY) لعام 2025 التي ينظمها فرع جمعية إدارة المشاريع (PMI) في سنغافورة.

إزالة الكربون من مرافق مصانع أشباه الموصلات من خلال التصميم المتكامل

تمثل أنظمة المرافق حصة كبيرة من البصمة البيئية لمنشأة أشباه الموصلات. وتعد البنية التحتية لتوزيع الطاقة والتبريد من العوامل الرئيسية المساهمة في الطلب على الكهرباء، في حين أن أنظمة إدارة عادم غازات العمليات وأنظمة خفض الانبعاثات تعتبر حاسمة لتقليل الانبعاثات المباشرة لغازات الدفيئة الناتجة عن التصنيع.

لذلك، يتطلب التصميم الرامي إلى إزالة الكربون تحقيق التوازن بين الكفاءة والموثوقية. تتيح الهندسة في المراحل المبكرة تقييم التكوينات المختلفة للمرافق، واستراتيجيات التكرار، ومفاهيم توفير الطاقة قبل بدء البناء.

وتضيف بادماجا: «تستخدم Exyte تقنيات التشغيل الافتراضي والتوأم الرقمي لمحاكاة أداء أنظمة المرافق وتكاملها وتحسينه رقميًا قبل التشغيل الفعلي. ويمكن أن يقلل ذلك من الاعتماد على تقنيات التشغيل اليدوي التقليدية، مما يساعد على تقليص الجداول الزمنية مع تحسين الثقة في أداء النظام في ظل سيناريوهات تشغيل مختلفة.»

إدارة نفايات المذيبات وفقًا لمبادئ الاقتصاد الدائري

في حين أن تصنيع الرقائق في المرحلة الأولية غالبًا ما يجذب أكبر قدر من الاهتمام، فإن عمليات التعبئة والتجميع في المرحلة النهائية تمثل تحديات استدامة مميزة. قد يكون استخدام المذيبات ضروريًا للتنظيف والمعالجة في هذه البيئات، لكنه يولد تدفقات نفايات معقدة تتطلب إدارة دقيقة.

يعيد التفكير القائم على الاقتصاد الدائري صياغة مفهوم نفايات المذيبات باعتبارها تحديًا لإدارة الموارد بدلاً من كونها مشكلة تتعلق بالتخلص منها. يمكن لاستراتيجيات الاسترداد وإعادة الاستخدام والاستبدال أن تقلل من أحجام النفايات والتأثير البيئي عندما يتم دمجها في تصميم المنشآت والعمليات منذ البداية.

دمج مبدأ الاقتصاد الدائري في ما وراء العمليات

تتجاوز اعتبارات الاستدامة بشكل متزايد نطاق العمليات اليومية لتشمل مواد البناء، والنهج المعياري، وتأثيرات دورة حياة الأصول. يمكن لوحدات منشأة التصنيع خارج الموقع (OSM) التابعة لشركة Exyte أن تقلل من النفايات في الموقع وتتيح التوسع التدريجي المستعد للمستقبل من خلال مفاهيم النمطية والتوصيل والتشغيل. يدعم نمذجة معلومات البناء رباعية الأبعاد (BIM) تخطيط البناء والتنسيق المُحسَّنين رقميًا؛ علاوة على ذلك، فإنه يتيح الكشف المبكر عن التضارب بين الأنظمة وهياكل غرف الأبحاث قبل التصنيع والتركيب.

تقول بادماجا: «في سنغافورة، حيث تُعد كفاءة استخدام الأراضي على المدى الطويل والإدارة البيئية من الأولويات الوطنية، فإن تصميم منشآت أشباه الموصلات بحيث تكون قابلة للتكيف يدعم كلاً من الاستدامة والمرونة الاقتصادية». فالمنشآت التي يمكنها التطور بمرور الوقت تقلل من الأثر البيئي مع الحفاظ على القدرة التنافسية في صناعة سريعة التغير.

التعاون كمحفز للنمو المستدام

لا يمكن معالجة تحديات الاستدامة في تصنيع أشباه الموصلات بشكل منفرد. فالتعاون عبر النظام البيئي، بما في ذلك الملاك والمهندسون والموردون والجهات التنظيمية، أمر ضروري لتسريع التقدم. وسيكون توسيع نطاق هذا النهج التعاوني ليشمل التصميم منخفض الكربون والاقتصاد الدائري والحوكمة أمرًا بالغ الأهمية مع استمرار نمو الصناعة.

يُعد مرفق «Siltronic FabNext»، الذي أنجزته شركة «Exyte» في سنغافورة، مثالاً مقنعاً على ذلك: حصل المشروع على شهادة «بي سي إيه جرين مارك» الذهبية، كما نال جائزة «مشروع العام» من معهد إدارة المشاريع في سنغافورة (SPMI)، بالإضافة إلى جائزة «سنغافورة بيزنس ريفيو» (SBR) للأعمال الدولية في فئة الإنشاءات الصناعية عام 2024، مما يدل على أداء مصنع من الطراز العالمي إلى جانب نتائج موثوقة في مجال الاستدامة.

في Exyte، يتم التعامل مع الاستدامة بشكل منهجي ودمجها في طريقة تخطيط المشاريع وهندستها وتنفيذها. ومع تطور توقعات العملاء وتقدم التقنيات، ستظل الاستدامة محركًا رئيسيًّا في جميع المشاريع التي تنفذها Exyte.

ويسترشد ذلك بأهداف أداء واضحة مثل التزام الشركة بتحقيق صافي انبعاثات صفرية في عملياتها بحلول عام 2040. وينعكس هذا الالتزام في نهج يقوده التصميم وتدفعه الهندسة، يدمج كفاءة الطاقة والاقتصاد الدائري في المنشآت منذ المراحل الأولى للتخطيط، مما يمكّن العملاء من تلبية المتطلبات التنظيمية مع بناء عمليات مرنة ومستعدة للمستقبل.