水資源短缺與半導體行業。制造廠商如何為需求高峰做好準備？
對半導體日益增長的需求意味著制造廠商要尋求迅速擴大產能。為匹配這種增長速度，諸如廢水處理等過程需要高效、耐用和可持續性的設備。
半導體幾乎推動著全世界的每個領域的數字化進程。全球半導體需求在2021年將達到1.14萬億個單位根據McClean 2021報告的預測。1
然而，半導體的供應鏈短缺正在給從視頻游戲到汽車等行業帶來挑戰。這在一定程度上可能與COVID-19大流行有關，它改變了全球電子產品的消費模式，但這不是唯一的因素。
Semiconductor Digest 的主編 Peter Singer 表示說，半導體晶圓的短缺預計將在未來幾年一直持續，但行業的整體前景非常樂觀。
“各種各樣的應用繼續推動著半導體技術的發展，”他說，“農業、數據中心、網絡技術、量子計算、人工智能、物聯網、醫學都需要更多。一方面是巨大的需求，另一方面開發人員將繼續致力于減小半導體的尺寸。”
認識到可持續發展的必要性
半導體生產需要消耗大量的水和能源，其中大部分都會作為污水進行處理和排放。隨著制造商尋求更大規模的生產和建造新的設施以滿足前所未有的需求，這提醒業界高效廢水處理的重要性。
半導體制造涉及廣泛而復雜的漿料和化學品，需要嚴格的廢水分離、處理和回收系統。處理這些工業廢料的挑戰是廢水中含有金屬和其他有害物質涉及執行環境法規（如中國廢水排放標準），可能產生重大損失。
半導體生產中涉及的化合物包括用于清潔和蝕刻感光元件的氫氟酸以及用于沖洗的氨、氟化銨、過氧化氫和鹽酸、硫酸和磷酸。清洗半導體晶片是這個過程中最耗水的部分，產生的含氟廢水需要用石灰中和。
在中國的一家新半導體工廠這是一家無錫市的合資企業，生產家用電器用半導體元件，并使用沃森馬洛流體技術集團（Watson-Marlow Fluid Technology Group，簡稱WMFTG）的Bredel軟管泵來泵送氫氧化鈣/石灰。該泵適用于高磨蝕性溶液以4-5 bar的排放壓力在連續24/7工況中通過管道傳輸一定距離。在中國的一家新半導體工廠。
Bredel 軟管泵的優勢
Bredel軟管泵可以干運行和自吸，流體被泵送的過程中只接觸到軟管，這使其成為處理例如石灰漿這類磨蝕性化學品的理想選擇。在軟管的整個使用壽命期間，即使在粘度和溫度不同的情況下，也能保證穩定的流速。
此外，該泵的轉子設計，不會影響減速機軸承。其專利的直聯式設計將重型轉子軸承合并到泵的轉子里，加上一個獨立的泄露緩沖區，保護傳動裝置免受懸垂負荷的影響，同時防止在軟管發生故障時受到泵送液體的污染。通過這種設計，這些泵可以在連續工況中無故障運行，例如在半導體廢水處理廠中，設備故障是不可接受的。
半導體生產的全球擴張和水資源短缺對這一高耗水量行業的生產所帶來的風險，意味著關注可持續經營是至關重要的。高質量的沖洗水意味著可以回收再利用，同時整個行業趨勢邁向結束廢水和工藝用水的循環。
一家領先的韓國制造商計劃通過將舊設施排放出的廢水導入先進的綜合廢水處理設施，從其在其運營中回收平均每天62000立方米的水。然而美國科技公司英特爾根據其可持續發展計劃將在 2030 年前實現水資源使用量的凈成長為零。
半導體工業面臨的水和廢水挑戰很大，但有了蠕動泵，精確的化學品計量變得越來越容易，從而節省了化學品消耗。隨著工藝規模的擴大和水的再利用變得越來越復雜，安裝能夠優化效率并大大減少維護和停機時間的
經久耐用的設備變得比以往任何時候都重要。
在一個獨立的工況中，使用專門的設備對半導體進行經受高溫和振動等全面性的測試。在-60℃下使用大量的氫氟醚（HFE）作為冷卻劑。在一個測試中心里，用于輸送冷卻劑的輸送管顯示出化學侵蝕的跡象，并且正在開裂，更進一步的問題是，端口處的接頭正從設備內部的軟管上脫落，這會導致泄漏和堵塞。
設備設計人員隨后安裝了Aflex Hyperline軟管來處理HFE冷卻劑。這些長壽命和極為耐化學腐蝕的軟管現在已成為測試設備的重要組成部分，最大限度地減少了對半導體測試的干擾。
一份2020年的來自美國的報告半導體工業協會 在 2019 年全球投產的六家半導體制造工廠中，有四家是在中國。去年，中國政府對該行業進行了最大規模的投資，向國家集成電路產業投資基金投入了大約 2040 億元人民幣（約合 226 億英鎊）。
作為全球最大的半導體消費國，中國決心在其工業戰略中優先發展半導體行業，不斷提升國內的制造能力，并在 2030 年前成為該行業所有領域的全球領導者。
資料來源：
1 A Complete Analysis and Forecast of the Integrated Circuit Industry，2021 年 1 月發布
編者注
沃森馬洛流體技術集團（WMFTG）是蠕動泵、正弦泵以及相關流體輸送技術的全球領導者。我們擁有近60年的工程和工藝方面的專業知識，在全球范圍內安裝了超過一百萬臺泵，我們的泵通過了各種測試和驗證，可以可靠地交付給客戶。
沃森馬洛流體技術集團（WMFTG）是斯派莎克工程公司（Spirax-Sarco Engineering plc，倫敦證交所：SPX）的全資子公司。SPX在全球擁有約4,800名員工。沃森馬洛流體技術集團旗下擁有十個知名品牌，每個品牌都在各自的專業領域擁有出色的技術和產品，它們共同為我們的客戶提供無與倫比的泵和流體輸送應用的解決方案：
* Watson-Marlow蠕動泵：用于生物制藥和流程工業的蠕動泵
* Watson-Marlow軟管：用于泵和其他用途的多種材質的高精度蠕動泵軟管
* Bredel：高流量重載軟管泵
* Alitea：面向OEM客戶的獨特蠕動泵解決方案
* Flexicon：無菌灌裝和軋蓋系統
* MasoSine：用于食品、化工和化妝品行業的可實現溫和輸送的正弦泵
* BioPure：先進的一次性管路連接系統
* ASEPCO：用于生物制藥行業的無菌閥門
* FlowSmart：高純度衛生級墊片、硅膠輸送管和增強型硅膠軟管
* Aflex軟管：PTFE內襯軟管領域的設計和制造專家
沃森馬洛流體技術集團是一家國際性公司，位于英國康沃爾郡（Cornwall）的法爾茅斯（Falmouth）。沃森馬洛流體技術集團在阿根廷、澳大利亞、奧地利、比利時、巴西、智利、中國、加拿大、丹麥、法國、德國、愛爾蘭、印度、印度尼西亞、意大利、日本、韓國、馬來西亞、墨西哥、荷蘭、新西蘭、波蘭、俄羅斯、阿拉伯聯合酋長國、新加坡、南非、瑞典、瑞士、中國臺灣、泰國、美國和越南設有辦事處。
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