少即是多——半导体行业的高效资源利用
能源、水与化学品的高效利用是半导体生产的关键 ——DAS Environmental Experts 量身打造专属技术方案，助力芯片制造全价值链降低资源消耗、提升可持续发展水平并减少排放。
由于化石燃料和水等自然资源有限，减少排放和节约资源的需求在半导体行业也变得越来越重要。作为环境技术的专家，DAS Environmental Experts 为半导体行业提供量身定制的解决方案，以保护环境并减少资源消耗。
面对气候变化，许多国家和地区已制定相关法规，以减少二氧化碳排放以及天然气和电力的消耗。
德国在 2021 年承诺到 2045 年实现温室气体中和，这也使包含半导体制造在内的工业部门面临更大压力。到 2030 年，德国的排放量必须在 1990 年的基础上减少 65%。这些要求涉及温室气体排放核算、减排目标，以及明确的排放避免与减排措施。同时也伴随披露法规，要求企业提供详尽的非财务性信息披露，即社会和可持续性相关内容（ESG 报告）。
在东南亚， 新加坡于 2019 年成为首个推出二氧化碳税（“碳税”）的国家，并计划逐步提高税率直至 2030 年，以鼓励企业和消费者减少其碳足迹。
台湾在 2021 年提出目标，要在 2050 年实现二氧化碳净零排放，并为此制定了《气候变迁因应法》。该法律的一项重要内容，是自 2025 年起实施碳费（Carbon Fee）制度。
中国则计划在 2060 年实现碳中和，并已于 2021 年推出全国碳排放交易体系等多项措施。不过，中国方面预计其二氧化碳排放量将在 2030 年前达到峰值。
美国目前尚未实施全国性的碳税或碳费制度，但自 1990 年代起已存在多项区域性与州级的气候政策，例如区域碳排放交易体系（Cap-and-Trade）以及税收激励措施等。
芯片制造中的资源节约与可持续发展
在工业生产领域，半导体产业从电路设计到封装测试的整个价值链约占全球二氧化碳排放量的 0.3%。此外，供应链上游制造过程及下游终端产品使用阶段还会产生约 1% 的温室气体排放。
半导体行业及其供应商深知自身的责任，正积极推进能源结构向可再生能源（如绿色电力）转型，同时优化能源与水资源的使用效率，提高废水回收再利用率，并在生产及处置过程中减少气体和化学品的消耗。这些措施旨在推动半导体制造向气候中和方向发展。。
半导体制造
半导体芯片在通过智能控制和可持续生产减少能源与资源消耗方面发挥着重要作用。与此同时，芯片制造本身也是高度耗能、耗水的过程，并且需要使用部分高毒性气体和化学品，这些物质应尽可能在使用现场（Point-of-Use）进行处理和净化。因此，半导体制造中的排放减少是微电子行业环境保护的核心环节。
在芯片生产过程中，使用了化学和物理工艺，如掺杂、蚀刻、光刻胶涂布、曝光、清洗以及薄膜沉积等。由此产生的各种排放和气态污染物如果未经处理，将对环境和人类健康造成潜在危害。这些物质包括具气候影响的氟碳化合物（FKW）、六氟化硫（SF6）、四氟化碳（CF4）、氟化氢（HF）、氮氧化物（NOx）以及氨气（NH3）等。在制造过程中，这些工艺气体会持续从洁净室设备排放至洁净室下方的 Sub-Fab，并在专门的现场（Point-of-Use）废气处理系统中进行净化。
优化工艺气体处理是提高效率和降低消耗的关键因素
废气处理在提升效率和降低资源消耗方面起着关键作用。目前，业界正采取多种方法，以实现半导体产业设定的高环保目标。对于这些方法，DAS Environmental Experts 提供了相应的技术解决方案：
使用气候中性能源，例如可再生能源电力或所谓的绿色氢气（H2）。目前，半导体行业正处于转型过程中，这一进程受到产业政策措施和监管要求的加速推动。作为创新环保技术解决方案的提供商，戴思 DAS 也采用气候中性且高效的能源，例如绿色氢气。所有 Burn-Wet 系统均可使用氢气运行，而 STYRAX 和 UPTIMUM 装置可配备直流（DC）等离子体燃烧器。
以氢气为例说明能源的高效利用。 虽然氢气（H2）与天然气相比体积能量密度较低，但其重量能量密度较高，这意味着每单位重量可提供更多的能量。H2 的这一特性使其在某些应用中能够更有效地利用能源。例如，氢在较高温度下燃烧，从而实现更快速、更完全的反应，在废气处理等过程中，这可以更有效地破坏有害物质。这可以提高整个过程的效率，最高可达 25%。与化石燃料燃烧产生 CO2 不同，氢气燃烧的主要产物只是水蒸气。这直接有助于减少温室气体排放。DAS Environmental Experts 的 STYRAX 湿式燃烧系统就是一个实际例子，该系统充分利用了氢气的这些优势。 过程热能的回收利用也可以为可持续能源利用做出重大贡献。在 TSUGA 催化系统中，通过热交换器进行能量回收，确保了低能耗的运行。
以水为例说明资源的高效利用。燃烧水系系统（Burn-Wet Systems）和洗涤系统（Scrubber）中使用的水可以在 DAS 设备中通过所谓的闭环洗涤设计（Closed-Loop Scrubbing Design）进行收集和再利用。含有污染物的水在特殊的循环系统中经过沉淀、过滤或化学中和处理，然后可再次输入燃烧器洗涤器或洗涤器。与流水式设备相比，该循环系统将淡水消耗量降低到约 25%。
借助监控、数据分析以及对前端洁净室生产步骤需求的灵活调整，实现智能化过程控制。通过将洁净室内的工艺设备与 Subfab 中的废气处理设备进行数据连接，可以优化并降低燃料及其他清洁过程所需物质的消耗。DAS Environmental Experts 提供一系列产品，利用客户特定的数据实现最佳效果，同时公司既依托自主研发，也结合合作伙伴的解决方案。
戴思 DAS 環保專家協助全球客戶降低碳足跡
导体产业正处于转型过程中，这一进程受到政策措施和社会需求的加速推动。面对气候变化和资源紧缺，该行业在减少生态足迹方面面临多重挑战：
一个关键因素是向环保能源的转型，例如绿色电力和绿色氢能。
高效的废气处理系统，具备高破坏与去除效率（DRE），对于降低有害排放的影响至关重要。
回收工艺热量并采用封闭水循环是显著减少能源、水和化学品消耗的重要措施。
借助智能化工艺控制、监测及对净化设备的数据分析，可以进一步优化资源消耗。
半导体制造的案例：高破坏率和清除率的影响
在半导体行业中，降低资源消耗和提升效率至关重要。这些理念旨在最大限度地减少资源使用，同时提升工艺性能和生产力。资源消耗降低侧重于减少能源和化学品的使用，而效率提升则专注于改善工艺性能。在工艺废气处理方面，这些方法有助于降低成本并减少环境影响。以下内容说明了这些原则的实际应用，特别是针对废气处理中的破坏与去除效率（Destruction and Removal Efficiency, DRE）及其对资源消耗和晶圆制造效率的影响。
在工艺废气净化中，破坏与去除效率（DRE）是一个关键因素。高DRE意味着废气流中高比例的有害物质被有效破坏或去除，无需额外处理循环。这直接影响资源消耗，因为更高效的废气处理可降低能源、水和化学品的需求。
以晶圆制造中两个关键工艺步骤为例——化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）和刻蚀（Etch）——可以清楚地看到，高DRE如何帮助避免危险排放、减少气候影响，同时降低资源消耗。
CVD工艺用于在基板（通常为硅）上沉积薄层材料，这些薄层对制造半导体器件如晶体管、太阳能电池和集成电路至关重要。
刻蚀工艺则选择性去除晶圆上涂覆材料的特定部分，以形成或修改结构。这可以通过化学、物理或等离子体辅助方法进行，例如使用全氟碳化合物（Perfluorocarbons, PFCs）。
在这两个工艺中，四氟化碳（CF₄）被广泛使用。CF₄ 的全球变暖潜能值（Global Warming Potential, GWP）为 6500，这意味着等量的 CF₄ 对全球变暖的贡献是 CO₂ 的 6500 倍。因此，业界正在积极努力减少 CF₄ 的使用，或用危害较小的替代气体取代它。为了高效去除 CF₄，需要在高温下将其进行化学分解。目前，破坏与去除效率（DRE）可达到约 95%。通过改进工艺、优化设备配置，以及使用更高的温度和能量密度，可以实现 CF₄ 的完全去除。这通常通过高温燃烧或优化燃烧室来实现，以产生最大的能量密度。在热处理废气净化系统（例如燃烧器-洗涤器系统）中，高 DRE 能够更有效地去除有害物质，从而降低中心后处理设备的能源需求。
戴思 DAS 提供的 STYRAX 系列设备根据不同工艺和废气组分，可实现 95% – 99.9% 的 DRE。如此高的 DRE 对提升废气处理效率和节约资源具有重要作用，从而降低环境影响，增强客户生产的可持续性，特别是在 CO₂ 排放方面的改善效果显著。
