Likvida tillgångar: Ökad motståndskraft inom halvledarindustrin genom lösningar för återanvändning av vatten

Vattenbrist är mer än en miljö- och folkhälsofråga. Den utgör också en allvarlig risk för industrin och ekonomin. En sektor som i hög grad är beroende av en stadig tillgång till rent vatten är halvledarindustrin. Ultrarent vatten krävs i nästan varje fas av tillverkningsprocessen. Halvledarkomponenter är så små och känsliga att varje vattenförorening, även om det rör sig om ppt, dvs. biljondelar, kan leda till kostsamma tillverkningsfel. Därför kräver tillverkarna en tillförlitlig källa till ultrarent vatten för chiptillverkning.   

För att diskutera hur avancerad teknik gör det möjligt för tillverkare att minska riskerna för vattenbrist, minska beroendet av kommunalt vatten och öka sina hållbarhetskrediter träffade Making Waves Glen Sundstrom, UPW Technical Director för det vertikala marknadsteamet för mikroelektronik på Xylem.

Varför är det viktigt för halvledartillverkare att planera för vattenbrist?

Enligt FN:s miljöprogram är ”halvledartillverkningen en av de undersektorer som är särskilt utsatta för torkrisker på grund av sin höga vattenintensitet i förhållande till produktionen”. En nyligen genomförd studie visade att minst 40 % av världens anläggningar för halvledartillverkning ligger i områden med hög risk för vattenbrist år 2030.

Med så många anläggningar i områden som kämpar för att upprätthålla sin vattenförsörjning är det viktigt att minimera beroendet av externa vattenkällor, som kommunalt dricksvatten.

Vattenbrist har redan orsakat störningar för industrin – under en rekordartad torka i Taiwan för flera år sedan tvingades företag transportera in vatten med tankbilar för att hålla produktionen igång.

Vilka tekniska lösningar finns för att hjälpa halvledartillverkare att hantera risken för vattenbrist? 

Halvledarföretag utnyttjar avancerad teknik för att optimera sina vattensystem och mildra riskerna. Dessa goda lösningar gör det möjligt för tillverkare att behandla, hantera och återanvända vatten mer effektivt. Anläggningar som tillämpar återanvändning av vatten har minskat effekterna av vattenbrist och minimerat sitt beroende av kommunalt vatten. I en klass för sig står Silfex, en ledande leverantör av precisionskomponenter som används för att tillverka och driva utrustning för halvledartillverkning.

Silfex har samarbetat med Xylem för att dramatiskt förbättra sin vattenmässiga hållbarhet vid anläggningen i Springfield, Ohio.

Tillsammans konstruerade de ett membran för återvinning av saltlösning med omvänd osmos (RO) och ett system med ultrarent vatten för att fånga upp det vatten som avvisas av RO-membranet, liksom restvatten från precisionsrengöringsprocesser. Vatten återvinns genom hela verksamheten. Resultaten har varit omvälvande.

Hur identifierade Silfex möjligheterna att verksamt driva hållbarhet vid anläggningen?

Som ett första steg gjorde teknikerna vid Silfex anläggning i Ohio en omfattande bedömning av det befintliga vattenreningssystemet. Detta innebar i praktiken en detaljerad genomgång – system-för-system – för att mäta volymen och den kemiska sammansättningen i alla enskilda spillvattenflöden. Varje komponent kategoriserades baserat på hur enkla och tillförlitliga de olika behandlingsalternativen är. Syftet var att upptäcka såväl omedelbara möjligheter som potentiella långsiktiga lösningar för att öka graden av återanvändning.

Denna process hjälpte Silfex att identifiera och realisera snabba vinster, inklusive återvinning av vatten som avvisats i steget omvänd osmos, genom ett innovativt RO-membran för återvinning av saltlösning. Detta resulterade i en minskning på 15 % av vissa spillvattenströmmar från systemet för ultrarent vatten.

Hur byggde Silfex vidare på dessa tidiga vinster och optimerade sina spillvattenströmmar? 

Silfex-anläggningen genererade fortfarande stora volymer spillvatten från renrum, med potential för återvinning och återanvändning. Efter en djupgående analys av spillvattenströmmarna som lämnar renrummet utvecklade Silfex och Xylem en plan för att separera, styra och individuellt behandla strömmar som kunde återvinnas med liten risk – och därmed maximera återvinningsmöjligheterna. Silfex ökade intressenternas engagemang genom att låta de olika processägarna specificera sina kvalitetskrav på inkommande vatten, liksom begränsningar och aspekter på vattenkvalitet för varje ström. Detta säkerställer att gällande kvalitetsstandarder uppfylls.

Genom att hitta innovativa sätt att samla in och separera spillvatten från renrum kan Silfex-anläggningen idag återvinna och återanvända upp till 80 % av sitt spillvatten, som annars skulle behöva avledas.

Detta stora steg framåt kommer att spara tillverkningsanläggningen i Ohio miljontals liter vatten årligen, drastiskt minska dess vattenförbrukning och öka dess resiliens vid eventuella plötsliga leveransbegränsningar. Systemet kommer också att minska behovet av förbehandlat kommunalt naturvatten. Detta sparar stora mängder vattenmjukgörande salter och andra kemikalier.

– Innovation och kontinuerlig förbättring hör till våra kärnvärden vid Silfex, och det här projektet är ett bra exempel på hur dessa värden kan omsättas i praktiken, säger Rob Skrobak, generaldirektör för Silfex.

Hur är Silfex engagemang för innovation inom vattenåtervinning kopplat till företagets hållbarhetsmål?

Silfex framgångar i Ohio främjar moderbolaget Lam Research Corporations omfattande hållbarhetsambitioner. Lam Research har åtagit sig att utforska och investera i vattenbesparande teknik och effektivitetsuppgraderingar, i synnerhet att hitta sätt att återanvända spillvatten från processer, för att stödja andra verksamhetsområden. Företaget lyfte fram Ohio-projektet i sin årliga hållbarhetsrapport, som ett viktigt exempel på sina ansträngningar att hantera vatten på ett ansvarsfullt och hållbart sätt. Lam Research har redan passerat sitt mål att spara 64 miljoner liter vatten i regioner med vattenbrist – utgående från en baslinje för 2019 till 2025. Målet för 2025 har därför höjts till 302 miljoner liter sparat vatten. 

År 2023 vann Silfex North American Annual Water Sustainability Award, som delas ut av vattenbehandlingskonsulten Evoqua.