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微电子产业加速发展,促进水处理进入提质增效新阶段

艺康集团纳尔科团队自主研发了针对微电子行业的膜恒清废水回用系统性能提升方案。自投入使用以来,该方案已帮助客户提升系统效率达到50%以上。

2020年9月21日
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从1946年第一代占地170平方米的电子计算机诞生,到便携式笔记本电脑在21世纪的广泛应用;从智能手机刚问世时储蓄容量最大只有8GB到现在的512GB,微电子技术的发展和应用功不可没。如今,微电子、集成电路、半导体、芯片这些看似离我们很遥远的技术,也早已渗透日常生活的方方面面,例如全自动洗衣机、智能电视、汽车监控系统以及无人机等。

近期,2020世界半导体大会上发布的《2020全球半导体市场发展趋势白皮书》显示,作为全球最大的半导体消费市场,2019年中国在全球市场中所占份额超过50%。中芯国际、芯原微电子等多家国产芯片企业陆续登陆科创板,不仅是对中国微电子行业创新发展的有力见证,也将进一步助力国内芯片企业拓展业务和提高研发能力。

同时,8月《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》的出台,也为国内芯片产业和微电子技术的发展带来一系列实质性利好,其作为国家高端制造重点发展的战略新兴产业,将继续迎来加速发展。

 

前后端双重需求,倒逼微电子行业提升水处理能力

作为一种微小型集成电路,微电子技术在智能终端发展浪潮的推动下,以其体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快等特点,成为现代信息社会发展的重要基石。

微电子元器件、芯片生产制造过程中需要大量的清洗用水,而普通自来水因含有很多离子、微生物和病菌等无法达到工业生产要求,因此需要制备超纯水用于研磨或化学处理等过程中清洗去除杂质,以保证元器件产品的质量和成品率。

集成电路的集成度越高、线宽越窄,对水质的要求也越高、耗水量也越大。一般生产一片12英寸晶圆的耗水量约为4~5立方米,若一家微电子厂每月生产2万片晶圆,水耗则接近10万立方米。

而冲洗过程也是产生大量废水的过程,在水资源紧张以及地区性取水限额限制的情况下,越来越多的微电子厂正谋求对这部分废水进行回用。但由于微电子行业的独特性,生产过程中不可避免地产生了很多污染物质,如化学品、重金属、颗粒物等,即使不进行回用,也不能不经处理直接排放。

今年以来,国家发展改革委等相关部委也正在研究推进污水资源化利用的指导意见和实施方案,各行业对污水的资源化利用可谓迫在眉睫。

无论是在前端的超纯水制备,还是后端的废水回用和处理的过程中,都离不开反渗透膜系统,它能有效帮助筛除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等杂质,因此膜装置的性能十分重要。

而膜技术在实际运行中都会面临一个严重问题就是微生物污染,这会大大降低膜系统寿命和运行效率,也会产生较为高额的维护费用。如何有效保证反渗透膜系统不受微生物侵扰,同时提高污水资源化利用,成为微电子产业面临的共同课题。

 

定制全面解决方案,节水赋能推动长期可持续发展

目前,国内市场上针对微电子厂膜系统微生物污染问题的解决方案屈指可数,杀菌剂也仅有一两种选择,这就使得微生物较易产生耐药性而无法有效控制膜污染。

同时,由于生产芯片、半导体的制造过程工艺复杂精密,需要针对不同环节产生的废水对症下药,通过含氟废水、酸性废水、废气洗涤塔废水以及化学机械研磨废水回收系统的解决方案,去除重金属和化学需氧量,有效控制微生物污染沉积,提升反渗透膜效率,以保证膜系统的稳定和可持续运行,这对于很多企业来说,也是帮助大大节省运营成本和提高水回用率的重要方式。

在此背景下,艺康集团纳尔科团队自主研发了针对微电子行业的膜恒清废水回用系统性能提升方案。自投入使用以来,该方案已帮助客户提升系统效率达到50%以上。

有案例显示,电子厂在使用纳尔科提供的酸性废水回收系统后,能降低耗材更换频率,实现节省耗材在60%左右,并减少75%的化学药剂使用,同时降低三成人力成本。一家知名芯片制造企业在使用膜恒清方案后,其活性炭过滤器(ACF)反冲洗频率从每30小时一次减少到平均4.8天一次,滤芯使用周期从原来2天内延长至5~7天。

而且,由于微电子行业废水成分的复杂性,膜装置在运行过程中也经常碰到“疑难杂症”,因此有专业服务团队提供的“膜解剖”服务十分重要。纳尔科的服务团队能够帮助将污染物从膜装置中分离出来,并通过对污染物的分析、研究来找到问题根源,提出针对性的解决方案以避免同样问题再次出现。

对于芯片制造企业来说,除保障膜装置的稳定运行外,推行全面的水管理模式也是其水处理过程中的重要方式,这亦是纳尔科一直以来倡导的理念。

根据微电子厂每一股水的特点,纳尔科的全方位解决方案可以覆盖工厂的超纯水生产、工艺冷却水、废气洗涤塔、锅炉水处理以及废水处理等环节,处理得当可以加强系统保护和设备维护,提高工艺过程中的可靠性,进而确保工厂的正常运行。通过提高水在各个环节的使用效率和回收效率,达到节水、节能、减排的目的,同时实现经济、环境和社会效益。

与此同时,随着各行各业的数字化转型驶入快车道,工业水管理领域对于数字化工具应用的需求也变得迫切,通过数字化的可视管理方式可以帮助将工业企业在水管理过程中碰到的复杂问题简单化,通过实现对水系统的实时监测来掌握系统变化,以在需要时做出响应或纠正措施,达到事半功倍的效果。

基于综合的全面水管理,纳尔科可以最大限度地帮助企业实现水系统集成一体化,将洞察转化为可操作的结果,提高管理效率,降低总运行成本,并减少对环境的影响。

一家半导体制造企业曾因结垢和微生物污染问题严重影响了废气洗涤塔的效率,每年需暂停废气洗涤塔的运行对其进行清洗达74次,在采用纳尔科提供的解决方案后,有效控制了微生物污染和沉积情况,废气洗涤塔的停机次数更是减少至零次,每年帮助接受总运行费用超过71万元,而且由于避免了停机时间,提高产量后每年为该企业增加效益达3000万元。

高效可靠、以价值赋能的水资源管理方案,不仅可解企业眼前的燃眉之急,更对长期可持续发展具有深远意义。国际水管理联盟(The Alliance for Water Stewardship)亚太区CEO Chris Wootton提出:领先的企业应从战略、运营、设施等全方位,推进企业水资源管理,尤其关注智能化、废水深度处理和资源化、非常规水源尤其是再生水的使用等工作。随着各行各业愈加注重可持续发展的理念,践行可持续发展的战略不仅可以帮助企业自身提质增效,同样也可以造福环境、造福社会,从而助力企业长远发展。


出处:第一财经

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