集微網(wǎng)消息，中國(guó)臺(tái)灣雖然坐擁亞洲最大的、最尖端半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)，但卻猶如傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一般，處處受到自然環(huán)境和資源的限制。水雖看起來是不起眼的成本，但當(dāng)?shù)匾耘_(tái)積電為首的晶圓代工廠長(zhǎng)期面臨缺水、斷電風(fēng)險(xiǎn)的困擾，近日更是在克服百年來最嚴(yán)重旱災(zāi)不到兩年后，再次面臨水資源短缺問題。

以中國(guó)臺(tái)灣為據(jù)點(diǎn)，放眼全球，作為現(xiàn)代工業(yè)結(jié)晶的晶圓代工廠是如何與歷史悠久而復(fù)雜的“水政治”周旋的？

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晶圓廠面對(duì)“搶水大戰(zhàn)”

近日，中國(guó)臺(tái)灣新竹以南水情吃緊，臺(tái)積電、聯(lián)電回應(yīng)水情吃緊皆表示“生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)不受影響”，諷刺的是，中國(guó)臺(tái)灣長(zhǎng)期缺水的問題何嘗不是芯片制造中心的戰(zhàn)略造成的呢？

晶圓廠急速擴(kuò)張，中國(guó)臺(tái)灣面臨的水和能源供應(yīng)壓力要比幾年前大得多。2017年，臺(tái)積電南科18廠打下第一根填充樁開始，5年時(shí)間，南科18廠一到8期新廠拔地而起，2022年12月，臺(tái)積電在南科舉行3納米廠量產(chǎn)及擴(kuò)產(chǎn)典禮，意味著臺(tái)積電過去4年急速的投資已初見成效。

不止中國(guó)臺(tái)灣，晶圓代工廠正在全世界范圍內(nèi)猶如龐然大物般，不斷吸食著周邊的資源和養(yǎng)分。

臺(tái)積電美國(guó)5nm新廠坐落的“沙漠之城”鳳凰城北部水情嚴(yán)峻，除了臺(tái)積電正在當(dāng)?shù)卦诮▋勺A廠之外，英特爾也正在當(dāng)?shù)亟▋勺戮A廠，因此對(duì)于當(dāng)?shù)氐乃葱枨笠策M(jìn)一步加大。據(jù)《巴隆金融周刊》報(bào)道，亞利桑那州當(dāng)?shù)毓賳T估計(jì)，若臺(tái)積電在該處建滿6座晶圓廠，每年可能需要多達(dá)4933萬立方公尺的水，足夠供應(yīng)16萬戶家庭。

據(jù)悉，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被稱作“水老虎”，在制造過程中需要依賴大量的水源，尤其是半導(dǎo)體制程需要使用超純水（Ultrapure water），而制作超純水的過程要使用幾倍的自來水，用水量相當(dāng)驚人。以臺(tái)積電為例，該公司的最新數(shù)據(jù)顯示，僅中國(guó)臺(tái)灣南部科學(xué)園區(qū)的芯片設(shè)施每天就要消耗9.9萬噸水。且為了提高12英寸晶圓廠的制程良率，以往是每25片晶圓集中清洗，后來就改成一片片單獨(dú)清洗，以提高良率。

配套水政強(qiáng)勢(shì)干預(yù)

2021年，在全世界都指望中國(guó)臺(tái)灣緩解“芯片荒”的時(shí)刻，臺(tái)積電們卻要依靠租用水箱和新鉆水井來維持工廠運(yùn)轉(zhuǎn)。旱情曾導(dǎo)致全島制造業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)被嚴(yán)重?cái)_亂，如今中國(guó)臺(tái)灣各城市靠出臺(tái)各種限制措施來避免這一情形的重演。

高雄、臺(tái)南這兩座芯片制造重鎮(zhèn)都推出了節(jié)水政策，以此減輕夜間公共供水的壓力：臺(tái)南科學(xué)園區(qū)要求供應(yīng)商削減用水量10%，高雄科技園區(qū)跟進(jìn)同樣的措施。

中國(guó)臺(tái)灣本身能源條件已經(jīng)難以承受臺(tái)積電們的榨取。中國(guó)臺(tái)灣無論是降雨量還是水庫都遭遇低點(diǎn)，當(dāng)?shù)厮饠?shù)據(jù)顯示，由于氣候變化和過境臺(tái)風(fēng)次數(shù)減少，臺(tái)南和屏東等中國(guó)臺(tái)灣南部城市累計(jì)降雨量約為年均水平的40%，是30年來的最低水平。根據(jù)臺(tái)“經(jīng)濟(jì)部”水利署4月12日公開數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)臺(tái)灣第一大水庫——曾文水庫蓄水量?jī)H為有效容量的11.3%；南化水庫為臺(tái)南和高雄供水，其水位為其有效容量的41.1%，以上是中國(guó)臺(tái)灣科技園的關(guān)鍵水源。

為了應(yīng)對(duì)水政限制，晶圓廠都有短期應(yīng)對(duì)方案。聯(lián)電今年1月便在臺(tái)南工廠提前啟動(dòng)節(jié)水應(yīng)急計(jì)劃，確保其生產(chǎn)不受干旱的影響；臺(tái)積電也表示就不同的限水階段備有應(yīng)對(duì)計(jì)劃。

圖：曾文水庫、南化水庫即時(shí)水情；圖源：臺(tái)“經(jīng)濟(jì)部”水利署4月12日數(shù)據(jù)

走出中國(guó)臺(tái)灣，臺(tái)積電就會(huì)發(fā)現(xiàn)美國(guó)鳳凰城的水政更復(fù)雜。鳳凰城屬于亞熱帶沙漠氣候，曾任鳳凰城水資源政策研究中心的部門負(fù)責(zé)人索倫森表示，該城約40%的水來自科羅拉多河——美國(guó)七個(gè)州上百年來都在爭(zhēng)奪這一條河流，而亞利桑那州是河流流經(jīng)最末的州。更不用說，在經(jīng)歷20年干旱后，這條河的水位又比目標(biāo)水位低了40%。該地水資源7成水用于農(nóng)業(yè)，另有至少29個(gè)原住民部落也提出水權(quán)要求，晶圓廠想跨行業(yè)搶水恐怕不容易。

據(jù)中國(guó)臺(tái)灣氣象局預(yù)測(cè)，中國(guó)臺(tái)灣南部目前的干旱將在5月左右才能得到緩解。晶圓廠要如何解決接下來短期的用水問題，以及面臨未來的水能源風(fēng)險(xiǎn)問題？

把廢水還原成水，開啟未來10年？

經(jīng)歷了2021年的拷打，中國(guó)臺(tái)灣政府和技術(shù)供應(yīng)商一直在努力尋找和儲(chǔ)存更多的水。

據(jù)悉，中國(guó)臺(tái)灣極度依賴季節(jié)性降雨填滿水庫，而依靠氣候變化并不那么可靠，于是臺(tái)積電和群創(chuàng)等供應(yīng)商著手建立了自己的水循環(huán)工廠。2022年9月，臺(tái)積電于投產(chǎn)了全世界第一座能把晶圓廠的工業(yè)廢水處理成品質(zhì)近似自來水的再生水廠。該水循環(huán)廠位于中國(guó)臺(tái)灣南部科學(xué)園區(qū)，滿足芯片廠每天1萬噸的用水需求。據(jù)臺(tái)積電說法，該水循環(huán)廠到2026年的產(chǎn)能還可以增加到每天3.6萬噸。聯(lián)電則是參與政府臺(tái)南的兩個(gè)再生水計(jì)劃，再生水用量大幅增加。

“一度成本大概是60塊”臺(tái)積電員工透露，但為了在干旱時(shí)節(jié)不要與一般民眾爭(zhēng)水，臺(tái)積電除了和臺(tái)南市政府合作，把臺(tái)南縣市的家戶用過的污水，轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)晶圓的再生水，再加上工業(yè)用水，臺(tái)積電員工估計(jì)，未來可提供臺(tái)積電南科20座工廠20％的用水。

至于美國(guó)亞利桑那州方面，臺(tái)積電表示，無法回收使用的廢水，通過系統(tǒng)進(jìn)行最終廢水處理（廢水排放濃度優(yōu)于政府要求的放流水標(biāo)準(zhǔn)），另有在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)再生水廠計(jì)劃。

把工業(yè)廢水還原成水，成本并不便宜，有產(chǎn)業(yè)鏈廠商則著手用水教育培訓(xùn)。電源管理與散熱管理解決方案廠商臺(tái)達(dá)電子發(fā)言人周志宏：“我們的用水量不能與半導(dǎo)體或光電子制造商相提并論，但我們明白水資源的重要性。我們每天都使用節(jié)約水和再生水。我們也要求我們的供應(yīng)商在供應(yīng)鏈管理部分做得更多。我們幫助他們制定節(jié)水和減少浪費(fèi)的目標(biāo)，并幫助他們進(jìn)行教育培訓(xùn)?！?/p>

美國(guó)鳳凰城的供水設(shè)施方案或許有借鑒意義，該城擁有科羅拉多河、維迪河（Verde River）、鹽河（Salt River）、地下水與再生水共5種多元健全的水源供給規(guī)劃，獲亞利桑那州認(rèn)證為百年用水無憂的城市。

結(jié)語

對(duì)中國(guó)臺(tái)灣而言，保持芯片供應(yīng)不僅僅是經(jīng)濟(jì)上的當(dāng)務(wù)之急，也對(duì)其依靠半導(dǎo)體在全球范圍內(nèi)謀求政治地位具有重要意義。如果中國(guó)臺(tái)灣的芯片產(chǎn)量受到影響，其“硅盾”也可能削弱，這致使中國(guó)臺(tái)灣在面臨能源和芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)難以平衡，中國(guó)臺(tái)灣的選擇困境或許也會(huì)映照在鳳凰城等芯片制造中心城市之上。

（校對(duì)/趙月）