Intégrer le développement durable dans la fabrication des semi-conducteurs

Concevoir pour un avenir à faibles émissions de carbone

La conception d’installations à faibles émissions de carbone va au-delà de la simple amélioration de l’efficacité opérationnelle. Elle nécessite une approche holistique qui prend en compte le carbone incorporé, le choix des matériaux, l’aménagement de l’espace, la configuration des réseaux et une conception de bâtiments adaptables aux besoins à long terme. Les principes de l’économie circulaire jouent un rôle central dans cette approche en réorientant l’attention des modèles linéaires de « construction puis mise au rebut » vers la conception d’installations qui minimisent les déchets, prolongent la durée de vie des actifs et favorisent la réutilisation dans la mesure du possible.

« Dans la fabrication de semi-conducteurs, les résultats en matière de développement durable sont en grande partie déterminés bien avant la mise en service d’une installation », explique Padmaja. « Les décisions prises dès les premières phases de conception – concernant la configuration des réseaux techniques, le choix des matériaux et la gestion des flux de déchets – déterminent la performance environnementale pour des décennies. C’est là que réside la plus grande opportunité. »

Chez Exyte, cette philosophie se traduit par la mise en œuvre de solutions d’ingénierie qui privilégient un impact mesurable et une exploitabilité à long terme. Au-delà de l’efficacité électrique et thermique, l’un des leviers les plus critiques consiste à réduire les émissions directes (Scope 1) de gaz de procédé issues des opérations de gravure et de nettoyage des chambres.

Une approche clé consiste à intégrer la réduction des gaz à effet de serre (GES) dans le concept global de traitement des effluents, par exemple via un système centralisé de réduction conçu pour traiter à grande échelle les perfluorocarbures (PFC) à fort potentiel de réchauffement global. Cela offre une alternative solide aux systèmes traditionnels installés au point d’utilisation et permet une planification plus efficace de l’exploitation et de la maintenance.

Cela a été démontré par la mise en service réussie du premier système centralisé de réduction des gaz à effet de serre de Singapour dans une usine de fabrication de semi-conducteurs en activité, qui réduit les émissions de PFC d’environ 95 % et a remporté la médaille d’or lors des Project of the Year (POY) Awards 2025 organisés par la section de Singapour du PMI.

Décarbonisation des réseaux de services des usines de fabrication grâce à une conception intégrée

Les systèmes de services généraux représentent une part importante de l’empreinte environnementale d’une usine de semi-conducteurs. Les infrastructures de distribution d’électricité et de refroidissement contribuent fortement à la demande en électricité, tandis que les systèmes de gestion et de réduction des effluents de gaz de procédé sont essentiels pour réduire les émissions directes de gaz à effet de serre issues de la fabrication.

Concevoir dans une optique de décarbonisation nécessite donc de trouver un équilibre entre efficacité et fiabilité. Une ingénierie en amont permet d’évaluer différentes configurations des services auxiliaires, stratégies de redondance et concepts d’économie d’énergie avant le début de la construction.

Padmaja ajoute : « Exyte utilise les technologies de mise en service virtuelle et de jumeau numérique pour simuler, intégrer et optimiser numériquement les performances des systèmes de services avant la mise en service physique. Cela permet de réduire le recours aux techniques traditionnelles de mise en service manuelle, ce qui contribue à raccourcir les délais tout en renforçant la confiance dans le comportement du système dans différents scénarios d’exploitation. »

Gérer les déchets de solvants selon les principes de l’économie circulaire

Si la fabrication des plaquettes en amont retient souvent le plus l’attention, les opérations de conditionnement et d’assemblage en aval présentent des défis distincts en matière de développement durable. L’utilisation de solvants peut être indispensable pour le nettoyage et le traitement dans ces environnements, mais elle génère des flux de déchets complexes qui nécessitent une gestion rigoureuse.

La pensée de l’économie circulaire recadre les déchets de solvants comme un défi de gestion des ressources plutôt que comme un problème d’élimination. Les stratégies de récupération, de réutilisation et de substitution peuvent réduire les volumes de déchets et l’impact environnemental lorsqu’elles sont intégrées dès le départ dans la conception des installations et des procédés.

Intégrer la circularité au-delà des opérations

Les considérations de développement durable s’étendent de plus en plus au-delà des opérations quotidiennes pour inclure les matériaux de construction, la modularité et les impacts liés au cycle de vie des actifs. Les modules des installations de fabrication hors site (OSM) d’Exyte permettent de réduire les déchets sur site et facilitent une expansion progressive et évolutive grâce à des concepts modulaires « plug and play ». La modélisation des informations du bâtiment (BIM) en 4D facilite la planification et la coordination de la construction optimisées numériquement ; de plus, elle permet de détecter précocement les conflits entre les systèmes et les structures des salles blanches avant la fabrication et l’installation.

« À Singapour, où l’efficacité à long terme de l’utilisation des sols et la gestion responsable de l’environnement constituent des priorités nationales, la conception d’installations de semi-conducteurs axée sur l’adaptabilité favorise à la fois la durabilité et la résilience économique », explique Padmaja. Les installations capables d’évoluer au fil du temps réduisent l’impact environnemental tout en préservant la compétitivité dans un secteur en constante évolution.

La collaboration, catalyseur de la croissance durable

Les défis liés au développement durable dans la fabrication de semi-conducteurs ne peuvent être relevés de manière isolée. La collaboration au sein de l’écosystème, impliquant les propriétaires, les ingénieurs, les fournisseurs et les autorités de régulation, est essentielle pour accélérer les progrès. Étendre cette approche collaborative à la conception à faible empreinte carbone, à l’économie circulaire et à la gouvernance sera crucial à mesure que le secteur continue de se développer.

Le site Siltronic FabNext, réalisé par Exyte à Singapour, en est un exemple éloquent : le projet a obtenu la certification BCA Green Mark Gold et a été récompensé par le prix du « Projet de l’année » décerné par le Singapore Project Management Institute (SPMI), ainsi que par le Singapore Business Review (SBR) International Business Award dans la catégorie « Construction industrielle » en 2024, démontrant ainsi des performances de classe mondiale pour cette usine de fabrication, associées à des résultats crédibles en matière de développement durable.

Chez Exyte, le développement durable est abordé de manière systématique et intégré dans la planification, la conception et la réalisation des projets. À mesure que les attentes des clients évoluent et que les technologies progressent, le développement durable restera un moteur central de tous les projets menés par Exyte.

Cette démarche s’appuie sur des objectifs de performance clairs, tels que l’engagement de l’entreprise à atteindre la neutralité carbone d’ici 2040. Cet engagement se traduit par une approche axée sur la conception et guidée par l’ingénierie, qui intègre l’efficacité énergétique et l’économie circulaire dans les installations dès les premières étapes de planification, permettant ainsi aux clients de se conformer aux exigences réglementaires tout en mettant en place des opérations résilientes et prêtes pour l’avenir.