Integrare la sostenibilità nella produzione di semiconduttori

Progettare per un futuro a basse emissioni di carbonio

La progettazione di strutture a basse emissioni di carbonio va oltre il semplice miglioramento dell’efficienza operativa. Richiede un approccio olistico che tenga conto del carbonio incorporato, della scelta dei materiali, della pianificazione degli spazi, della configurazione dei servizi e di una progettazione edilizia adattabile alle esigenze a lungo termine. I principi dell’economia circolare svolgono un ruolo centrale in questo approccio, spostando l’attenzione dai modelli lineari di costruzione e smaltimento verso la progettazione di strutture che riducano al minimo gli sprechi, prolunghino la vita utile degli asset e consentano il riutilizzo ove possibile.

“Nella produzione di semiconduttori, i risultati in termini di sostenibilità sono in gran parte determinati molto prima che una struttura entri in funzione”, spiega Padmaja. “Le decisioni di progettazione iniziali, la configurazione dei servizi di utenza, la scelta dei materiali e la gestione dei flussi di rifiuti determinano le prestazioni ambientali per decenni. È proprio qui che risiede la più grande opportunità”.

In Exyte, questa filosofia si traduce in soluzioni ingegneristiche implementate che danno priorità all’impatto misurabile e all’operatività a lungo termine. Oltre all’efficienza elettrica e di raffreddamento, una delle leve più critiche è la riduzione delle emissioni dirette (Scope 1) di gas di processo derivanti dalle operazioni di incisione e pulizia delle camere.

Un approccio fondamentale è l’integrazione dell’abbattimento dei gas serra (GHG) nel concetto generale di scarico, come ad esempio un sistema di abbattimento centralizzato progettato per trattare su larga scala i perfluorocarburi (PFC) ad alto potenziale di riscaldamento globale, fornendo una solida alternativa ai tradizionali sistemi puntuali e consentendo una pianificazione più efficiente del funzionamento e della manutenzione.

Ciò è stato dimostrato dal successo nella realizzazione del primo sistema centralizzato di abbattimento dei gas serra di Singapore in un impianto di produzione di semiconduttori in funzione, che riduce le emissioni di PFC di circa il 95% e ha vinto l’oro ai Project of the Year (POY) Awards 2025 del PMI Singapore Chapter.

Decarbonizzazione dei servizi di supporto degli stabilimenti di produzione tramite progettazione integrata

I sistemi di supporto rappresentano una quota significativa dell’impronta ambientale di un impianto di semiconduttori. Le infrastrutture di distribuzione dell’energia elettrica e di raffreddamento contribuiscono in modo determinante alla domanda di elettricità, mentre i sistemi di gestione e abbattimento dei gas di scarico di processo sono fondamentali per ridurre le emissioni dirette di gas serra derivanti dalla produzione.

Progettare in ottica di decarbonizzazione richiede quindi un equilibrio tra efficienza e affidabilità. La progettazione in fase iniziale consente di valutare diverse configurazioni dei servizi ausiliari, strategie di ridondanza e concetti di risparmio energetico prima dell’inizio dei lavori di costruzione.

Padmaja aggiunge: “Exyte impiega tecnologie di messa in servizio virtuale e di gemello digitale per simulare, integrare e ottimizzare digitalmente le prestazioni dei sistemi di supporto prima della messa in servizio fisica. Ciò consente di ridurre la dipendenza dalle tradizionali tecniche di messa in servizio manuale, contribuendo a comprimere i tempi e migliorando al contempo la fiducia nel comportamento del sistema in diversi scenari operativi”.

Gestione dei rifiuti di solventi secondo i principi dell’economia circolare

Mentre la produzione di wafer nella fase iniziale (front-end) attira spesso la maggiore attenzione, le operazioni di confezionamento e assemblaggio nella fase finale (back-end) presentano sfide di sostenibilità ben distinte. L’uso di solventi può essere essenziale per la pulizia e la lavorazione in questi ambienti, ma genera flussi di rifiuti complessi che richiedono un’attenta gestione.

La logica dell’economia circolare ridefinisce i rifiuti di solventi come una sfida di gestione delle risorse piuttosto che come un problema di smaltimento. Le strategie di recupero, riutilizzo e sostituzione possono ridurre i volumi di rifiuti e l’impatto ambientale quando vengono integrate fin dall’inizio nella progettazione degli impianti e dei processi.

Integrare la circolarità al di là delle operazioni

Le considerazioni sulla sostenibilità si estendono sempre più oltre le operazioni quotidiane per includere i materiali da costruzione, la modularità e gli impatti sul ciclo di vita delle risorse. I moduli degli impianti Off Site Manufacturing (OSM) di Exyte possono ridurre i rifiuti in loco e consentire un’espansione graduale pronta per il futuro grazie a concetti modulari e “plug and play”. Il Building Information Modelling (BIM) 4D supporta la pianificazione e il coordinamento della costruzione ottimizzati digitalmente; inoltre, consente il rilevamento precoce di conflitti tra i sistemi e le strutture delle camere bianche prima della fabbricazione e dell’installazione.

«A Singapore, dove l’efficienza a lungo termine nell’uso del territorio e la tutela ambientale sono priorità nazionali, la progettazione di impianti per semiconduttori orientata all’adattabilità sostiene sia la sostenibilità che la resilienza economica», afferma Padmaja. Gli impianti in grado di evolversi nel tempo riducono l’impatto ambientale mantenendo al contempo la competitività in un settore in rapida evoluzione.

La collaborazione come catalizzatore della crescita sostenibile

Le sfide di sostenibilità nella produzione di semiconduttori non possono essere affrontate in modo isolato. La collaborazione all’interno dell’ecosistema, che include proprietari, ingegneri, fornitori e autorità di regolamentazione, è essenziale per accelerare i progressi. Estendere questo approccio collaborativo alla progettazione a basse emissioni di carbonio, alla circolarità e alla governance sarà fondamentale man mano che il settore continua a crescere.

L’impianto Siltronic FabNext, realizzato da Exyte a Singapore, ne è un esempio lampante: il progetto ha ottenuto la certificazione BCA Green Mark Gold ed è stato insignito del premio “Progetto dell’Anno” dal Singapore Project Management Institute (SPMI), nonché dell’International Business Award della Singapore Business Review (SBR) nella categoria “Costruzioni industriali” nel 2024, dimostrando prestazioni di livello mondiale del fab insieme a risultati credibili in materia di sostenibilità.

In Exyte, la sostenibilità viene affrontata in modo sistematico e integrata nel modo in cui i progetti vengono pianificati, progettati e realizzati. Man mano che le aspettative dei clienti evolvono e le tecnologie avanzano, la sostenibilità continuerà a essere un fattore trainante centrale in tutti i progetti realizzati da Exyte.

Questo approccio è guidato da chiari obiettivi di prestazione, come l’impegno dell’azienda a raggiungere operazioni a impatto zero (Net Zero) entro il 2040. Tale impegno si riflette in un approccio incentrato sulla progettazione e guidato dall’ingegneria, che integra l’efficienza energetica e l’economia circolare nelle strutture sin dalle prime fasi di pianificazione, consentendo ai clienti di soddisfare i requisiti normativi e di costruire al contempo operazioni resilienti e pronte per il futuro.