芯片制造业，一直都有“一片硅，八吨水”的说法，芯片制造的用水量真有那么大吗？
这确实是真的，而且这个水还不是一般的水！那么究竟会用多少水呢？
我们来看看典型芯片制造企业的用水量。根据英特尔、联发科技、三星等企业一些公开的数据和报道，其耗水量每天多达数千万至数亿升。
以三星公司为例，其在韩国京畿道的芯片工厂每天的水消耗量高达400万至500万升，相当于1.5万到2万户家庭的日用水量。而台积电每天则需要使用10万吨的超纯水来洗芯片！
究竟这么大量的水是用来干什么了呢？
其实在芯片制造中的晶圆清洗、刻蚀、薄膜生产等多个阶段，都需要用到大量的水。
以晶圆清洗为例，可以说它是芯片制造过程中最耗水的环节。晶圆清洗的主要目的是去除晶圆表面在加工过程中产生的各种污染物，以确保晶圆表面洁净度。
用水多是因为晶圆清洗并非只清洗一次，而是要先进行预清洗，这时将晶圆浸泡在去离子水中使用超声波清洗机或喷淋装置进行清洗，清除晶圆表面的可溶解的有机物以及大颗粒杂质。
接着进行主要清洗，这时就会有效的去除表面的有机物和无机物。接着还有后处理，后处理的时还会采用漂洗、去离子水浸泡等操作步骤。
这还只是芯片制造其中一个环节，再比如刻蚀，为了保证刻蚀的效果就得预防设备过热，而防过热的方法就是外接工艺冷却水。
然而刻蚀过程中使用的介质也得控制好温度，如果介质温度过高或者不稳定，会导致刻蚀质量不稳定，出现不良品，办法还是使用工艺冷却水来控制温度。
到薄膜生长工艺时也同样需要水，在薄膜生长过程中，需要使用到一些化学溶液。这些溶液在配制和使用过程中也需要使用到超纯水。
为了保证薄膜的质量和性能，就需要确保化学溶液的纯度和稳定性，因而超纯水又是不二选择的基础。
当然这里所说的超纯水可不是一般的水，想要获得超纯水需要一个严苛的制备过程。
芯片制造用的超纯水是什么？
纯水其实是一种经过特殊处理的水，根据指标的不同分为一级、二级、三级纯水和超纯水。
三级纯水的电导率通常要小于50 μS/cm（25℃），水中允许存在一定含量的溶解的固体物质和有机物，还可能存在较高含量的微生物，但这种水只适用于一般清洗、工业用途。
二级纯水的电导率要求提高了一点，通常要求小于10 μS/cm（25℃）。水中存在较低含量的溶解的固体物质和有机物，允许存在中等含量的微生物，但也只适用于一般实验室、清洗、冷却等用途。
一级纯水的电导率就要求很严格了，通常小于1.0 μS/cm（25℃）。水中的溶解的固体物质、有机物、微生物含量都要求很低。这种水就可以用于电子工业、制药、化妆品生产等，这都是对水质要求较高的领域。
超纯水顾名思义是一种要求更为“苛刻”的水，它一种经过去离子、去气体、去微生物的高度纯净的水。
按照电导率的指标来说要求小于0.055 μS/cm（25℃）！溶解的固体物质、有机物、微生物要求完全不含，这种水中除了水分子外，几乎没有任何杂质，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。
而芯片制造中大量用的就是这种水。
因为制取工艺的要求较为复杂，需要进行预处理、反渗透、电离子交换、EDI系统、抛光树脂和终端超滤等几个过程。而且需要控制各个环节的参数，如压力、温度、流量等，才能保超纯水的质量和产量。
所以芯片厂房通常采用的是中央供水系统，就是利用一套装置完成超纯水的制备，再分散供到需要用水的终端。
而当这些“纯洁”的水经过了加工设备之后，他的使命也就完成了，就变成了废水。
芯片制造企业的废水
因为制造过程中会用到各种各样的试剂、气体、化学药品，这也就决定了生产后的废水成分相当复杂。
比如，清洗设备和蚀刻设备会产生酸碱类的废水。化学气相沉积和光刻胶剥离过程会产生有大量有机溶剂的废水，如丙酮、甲醇、乙醇等，这些物质对生物具有毒性，且难以生物降解。
镀膜和研磨工艺还会产生重金属污水，废水中含有铜、镍、铬、铅等重金属离子。这些重金属离子可以在生物体内吸附、积累，不仅对人对海洋里生物同样具有危害，而且还会日积月累的增加。
因为整个工艺流程复杂，废水还可能是其他的有害成分，比如含有氟化物、氯化物、无机盐等。
所以芯片制造后的产生的废水必须要经过合理、妥当的处理。
一般会先进行预处理阶段：主要去除废水中的悬浮物、油污及部分可沉淀物质。之后进行pH值中和调节，利用酸碱中和反应将水的PH值调节至适中。
对于重金属离子，需要使用一些沉降剂将其沉淀然后消除或者采用特定树脂吸附并交换废水中的重金属离子。
有机废水可以利用微生物降解有机物，或者通过生成强氧化剂彻底分解有机污染物。
当然为了提升废水的观感，还会采用活性炭吸附、化学氧化等对废水进行有效的脱色处理。最终确保废水达到当地要求的排放标准。
大陆芯片产业面临的其它挑战
当然芯片制造企业中用水量大只是其发展过程所面临问题的冰山一角。
近年来，大陆芯片产量不断增长。2024年1-2月份，大陆芯片产量达到了704.2亿块，同比增长高达59%，刷新了历史增速记录。
然而，尽管产量有所增长，但大陆芯片的自给率仍然较低。大陆政府设定的目标是在2025年完成芯片自给，使国产芯片自给率达到70%。
预计到2027年，大陆在成熟工艺制程芯片产能份额将由2023年的30%大幅提升至39%以上，这意味着我们在芯片领域也进入了快车道。
大陆芯片产业链上游的参与者主要包括硅片、光刻胶、CMP抛光液等原材料的供应商。众所周知，因为国外市场对于大陆芯片的进口限制和技术封锁，大陆芯片产业在供应链方面面临不小的挑战。
智能芯片行业对人才的需求量巨大，但人才供给却存在一定的缺口。这也给我们的教育提出了芯片研发领域专业专项的培养要求，以能加强研发和创新，提高我们的自主创新能力，提升整体软实力。
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