Duurzaamheid integreren in de halfgeleiderproductie

Ontwerpen voor een koolstofarme toekomst

Het ontwerpen van koolstofarme faciliteiten gaat verder dan het verbeteren van de operationele efficiëntie. Het vereist een holistische aanpak waarbij rekening wordt gehouden met de koolstofvoetafdruk, materiaalkeuze, ruimtelijke planning, de configuratie van nutsvoorzieningen en een flexibel gebouwontwerp dat inspeelt op behoeften op de lange termijn. De principes van de circulaire economie spelen een centrale rol in deze aanpak door de focus te verleggen van lineaire bouw- en afvalmodellen naar het ontwerpen van faciliteiten die afval minimaliseren, de levensduur van activa verlengen en hergebruik waar mogelijk mogelijk maken.

“Bij de productie van halfgeleiders worden de duurzaamheidsresultaten grotendeels bepaald lang voordat een faciliteit in gebruik wordt genomen,” legt Padmaja uit. “Vroege ontwerpbeslissingen – hoe nutsvoorzieningen worden geconfigureerd, hoe materialen worden geselecteerd en hoe afvalstromen worden beheerd – bepalen de milieuprestaties voor de komende decennia. Daar ligt de grootste kans.”

Bij Exyte vertaalt deze denkwijze zich in geïmplementeerde technische oplossingen die prioriteit geven aan meetbare impact en bruikbaarheid op de lange termijn. Naast elektrische en koelefficiëntie is het terugdringen van directe (Scope 1) procesgasemissies bij ets- en kamerreinigingsprocessen een van de meest cruciale hefbomen.

Een belangrijke aanpak is de integratie van broeikasgasreductie in het totale afzuigconcept, zoals een gecentraliseerd reductiesysteem dat is ontworpen om perfluorkoolwaterstoffen (PFC’s) met een hoog aardopwarmingsvermogen op grote schaal te behandelen. Dit biedt een robuust alternatief voor traditionele systemen op het gebruikspunt en maakt een efficiëntere bedrijfs- en onderhoudsplanning mogelijk.

Dit werd aangetoond door de succesvolle oplevering van het eerste gecentraliseerde broeikasgasreductiesysteem van Singapore in een actieve halfgeleiderfabriek, dat de PFC-emissies met ongeveer 95 procent vermindert en goud won bij de Project of the Year (POY) Awards 2025 van de PMI Singapore Chapter.

Decarbonisatie van fab-nutsvoorzieningen door middel van geïntegreerd ontwerp

Nutsvoorzieningen zijn verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de ecologische voetafdruk van een halfgeleiderfabriek. De infrastructuur voor stroomdistributie en koeling levert een grote bijdrage aan de vraag naar elektriciteit, terwijl systemen voor het beheer en de afvang van procesgasafvoer cruciaal zijn voor het verminderen van de directe uitstoot van broeikasgassen tijdens de productie.

Ontwerpen met het oog op decarbonisatie vereist daarom een evenwicht tussen efficiëntie en betrouwbaarheid. Door in een vroeg stadium met de engineering te beginnen, kunnen verschillende configuraties van nutsvoorzieningen, redundantiestrategieën en energiebesparingsconcepten worden geëvalueerd voordat de bouw van start gaat.

Padmaja voegt hieraan toe: „Exyte maakt gebruik van virtuele inbedrijfstelling en digital twin-technologieën om de prestaties van nutsvoorzieningssystemen digitaal te simuleren, te integreren en te optimaliseren vóór de fysieke inbedrijfstelling. Dit kan de afhankelijkheid van traditionele handmatige inbedrijfstellingstechnieken verminderen, waardoor de doorlooptijd wordt verkort en het vertrouwen in het systeemgedrag onder verschillende bedrijfsscenario’s wordt vergroot.”

Beheer van oplosmiddelafval volgens circulaire principes

Hoewel de front-end-waferproductie vaak de meeste aandacht trekt, brengen de back-end-verpakkings- en assemblageactiviteiten specifieke uitdagingen op het gebied van duurzaamheid met zich mee. Het gebruik van oplosmiddelen kan essentieel zijn voor reiniging en verwerking in deze omgevingen, maar het genereert complexe afvalstromen die zorgvuldig moeten worden beheerd.

Circulaire economische denkwijzen herdefiniëren afval van oplosmiddelen als een uitdaging op het gebied van hulpbronnenbeheer in plaats van als een afvalprobleem. Strategieën voor terugwinning, hergebruik en vervanging kunnen de afvalvolumes en de milieu-impact verminderen wanneer ze vanaf het begin worden geïntegreerd in het ontwerp van de faciliteiten en processen.

Circulariteit integreren buiten de bedrijfsvoering

Duurzaamheidsoverwegingen reiken steeds verder dan de dagelijkse bedrijfsvoering en omvatten ook bouwmaterialen, modulariteit en de impact op de levenscyclus van bedrijfsmiddelen. De Off Site Manufacturing (OSM)-faciliteitsmodules van Exyte kunnen het afval op locatie verminderen en maken een toekomstbestendige, gefaseerde uitbreiding mogelijk via modulaire, plug-and-play-concepten. 4D Building Information Modelling (BIM) ondersteunt digitaal geoptimaliseerde bouwplanning en -coördinatie; bovendien maakt het vroegtijdige detectie van conflicten tussen systemen en cleanroomconstructies mogelijk, nog vóór de fabricage en installatie.

„In Singapore, waar efficiënt landgebruik op de lange termijn en milieubeheer nationale prioriteiten zijn, draagt het ontwerpen van halfgeleiderfaciliteiten met het oog op aanpasbaarheid bij aan zowel duurzaamheid als economische veerkracht”, zegt Padmaja. Faciliteiten die in de loop van de tijd kunnen evolueren, verminderen de milieu-impact en behouden tegelijkertijd het concurrentievermogen in een snel veranderende sector.

Samenwerking als katalysator voor duurzame groei

Duurzaamheidsuitdagingen in de halfgeleiderproductie kunnen niet geïsoleerd worden aangepakt. Samenwerking binnen het hele ecosysteem, met inbegrip van eigenaren, ingenieurs, leveranciers en regelgevende instanties, is essentieel om vooruitgang te versnellen. Het uitbreiden van deze samenwerkingsaanpak naar koolstofarm ontwerpen, circulariteit en governance zal van cruciaal belang zijn naarmate de sector blijft groeien.

De Siltronic FabNext-faciliteit, gerealiseerd door Exyte in Singapore, is een sprekend voorbeeld: het project behaalde de BCA Green Mark Gold-certificering en werd bekroond met de ‘Project of the Year’-prijs van het Singapore Project Management Institute (SPMI), evenals de Singapore Business Review (SBR) International Business Award in de categorie Industriële Bouw in 2024, waarmee het fab-prestaties van wereldklasse combineert met geloofwaardige duurzaamheidsresultaten.

Bij Exyte wordt duurzaamheid systematisch aangepakt en geïntegreerd in de manier waarop projecten worden gepland, ontworpen en opgeleverd. Naarmate de verwachtingen van klanten evolueren en technologieën zich verder ontwikkelen, zal duurzaamheid een centrale drijfveer blijven in alle projecten die Exyte oplevert.

Dit wordt gestuurd door duidelijke prestatiedoelstellingen, zoals de toezegging van het bedrijf om tegen 2040 een netto-nul-uitstoot te realiseren. Deze toezegging komt tot uiting in een ontwerpgerichte, technisch gedreven aanpak waarbij energie-efficiëntie en circulariteit al vanaf de vroegste planningsfasen in de faciliteiten worden geïntegreerd, waardoor klanten kunnen voldoen aan wettelijke eisen en tegelijkertijd veerkrachtige, toekomstbestendige bedrijfsvoering kunnen opbouwen.