將永續性融入半導體製造

將永續性融入半導體製造
當今興建現代半導體廠房之際,環境表現的重要性已與產能擴增的速度與規模並駕齊驅。半導體製造是能源與資源消耗最為密集的工業製程之一,因此永續發展已成為長期韌性與競爭力的關鍵驅動力。 在本篇文章中,Exyte 永續發展經理帕德瑪賈·埃坎巴拉姆(Padmaja Ekambaram)將分享,如何透過以設計為導向的方法——著重於早期工程決策與循環經濟原則等面向——從一開始便將低碳表現融入半導體廠區,從而帶來持久的環境與營運效益。
為低碳未來進行設計
低碳設施設計不僅止於提升營運效率,更需要採取一種全面性的方法,將隱含碳、材料選用、空間規劃、公用設施配置,以及為長期需求而設計的適應性建築等要素納入考量。 循環經濟原則在此方法中扮演核心角色,將焦點從線性的「建造與丟棄」模式,轉向設計能將廢棄物減至最低、延長資產壽命,並在可行情況下盡可能實現再利用的設施。
「在半導體製造領域,永續發展的成果在很大程度上早在設施投入營運之前就已定調,」帕德瑪賈(Padmaja)解釋道。「早期的設計決策、公用設施的配置方式、材料選用方式,以及廢棄物流的管理方式,將決定未來數十年的環境表現。這正是最大的契機所在。」
在 Exyte,這種思維轉化為已部署的工程解決方案,這些方案優先考量可量化的影響與長期可運作性。除了電力與冷卻效率之外,最關鍵的槓桿之一是減少來自蝕刻和腔室清洗作業的直接(範疇 1)製程氣體排放。
關鍵策略之一是將溫室氣體(GHG)減排整合至整體排氣系統中,例如設計用於大規模處理高全球暖化潛能值全氟碳化合物(PFCs)的集中式減排系統,此舉不僅為傳統的「使用點」系統提供了強而有力的替代方案,更能實現更高效的營運與維護規劃。
這一點已透過新加坡首套在運作中的半導體製造廠房成功建置的集中式溫室氣體減排系統得到驗證,該系統將 PFCs 排放量減少約 95%,並榮獲 PMI 新加坡分會頒發的 2025 年「年度專案(POY)」金獎。
透過整合式設計實現晶圓廠公用設施的脫碳
公用設施系統佔半導體廠房環境足跡的相當大比例。配電與製冷基礎設施是電力需求的主要來源,而製程氣體排氣管理與減排系統則對於降低製造過程中的直接溫室氣體排放至關重要。
因此,以脫碳為目標的設計必須在效率與可靠性之間取得平衡。透過早期工程規劃,可在動工前評估不同的公用設施配置、冗餘策略及節能概念。
帕德瑪賈補充道:「Exyte 採用虛擬調試與數位孿生技術,在實體調試前透過數位方式模擬、整合並優化公用設施系統的效能。此舉可降低對傳統手動調試技術的依賴,不僅有助於壓縮時程,更能提升系統在不同運作情境下運作表現的可靠性。」
以循環經濟原則管理溶劑廢棄物
雖然前端晶圓製造往往最受矚目,但後端封裝與組裝作業卻面臨著獨特的永續性挑戰。在這些環境中,溶劑的使用對於清潔和處理至關重要,但同時也會產生複雜的廢棄物流,需要謹慎管理。
循環經濟思維將溶劑廢棄物重新定義為資源管理挑戰,而非單純的處置問題。若能從一開始便將回收、再利用及替代策略納入廠房與製程設計中,便能減少廢棄物體積並降低對環境的影響。
將循環經濟理念融入營運之外
永續發展的考量範圍正日益超越日常營運,延伸至建築材料、模組化設計以及資產生命週期的影響。 Exyte 的場外製造(OSM)設施模組,能透過模組化與「即插即用」概念,減少現場廢棄物,並為未來分階段擴建做好準備。4D 建築資訊模型(BIM)不僅支援數位優化的施工規劃與協調,更能於製造與安裝前,及早偵測系統與潔淨室結構之間的衝突。
「在新加坡,長期土地利用效率與環境管理是國家優先要務,因此設計具備適應性的半導體設施,既能支持永續發展,也能增強經濟韌性,」帕德瑪賈表示。能夠隨時間演進的設施,在快速變化的產業中,既能降低環境影響,又能維持競爭力。
協作:永續成長的催化劑
半導體製造中的永續發展挑戰無法孤立解決。橫跨整個生態系統(包括業主、工程師、供應商及監管機構)的合作,對於加速進展至關重要。隨著產業持續成長,將此合作模式延伸至低碳設計、循環經濟及治理領域,將成為關鍵所在。
由 Exyte 在新加坡承建的 Siltronic FabNext 廠區便是極具說服力的範例: 該專案不僅獲得新加坡建設局(BCA)綠色標章金級認證,更榮獲新加坡專案管理學會(SPMI)頒發的「年度最佳專案獎」,以及《新加坡商業評論》(SBR)2024年「國際商業獎」工業建築類別大獎,充分展現世界級的晶圓廠表現與值得信賴的永續發展成果。
在 Exyte,永續發展是系統性處理的議題,並已融入專案的規劃、工程設計與交付流程之中。隨著客戶期望的演變與技術的進步,永續發展將持續成為 Exyte 所交付各項專案的核心驅動力。
此一理念以明確的績效目標為指引,例如公司承諾於 2040 年前實現營運淨零排放。這項承諾體現於「設計主導、工程驅動」的方針中,該方針從最早期的規劃階段便將能源效率與循環經濟理念融入設施設計,使客戶在符合法規要求的同时,亦能建立韌性強且面向未來的營運體系。
本文最初刊載於新加坡半導體產業協會(SSIA)發行的《Voice Magazine》雜誌。

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帕德瑪賈・埃坎巴拉姆(Padmaja Ekambaram)是 Exyte 的永續發展經理。她採用以設計為導向的方法,並專注於早期工程決策與循環經濟原則等面向。