领先的芯片制造商的目标是使新工厂更具可持续性

恢复的全球经济正在唤醒到现在在硅上运行的观念。而且还不够。

全世界的政府都在减轻各种筹码的短缺方面紧迫。半导体行业正在谈论整个行业的重大能力扩张，这是多年来从未出现的范围。已经承诺要在全球建造新的工厂。

下一代的晶圆厂将不仅仅是特征大小。领先的芯片制造商比以往任何时候都更加多时地通过可持续性视角查看Fab设计任务。

在应用材料中，我们期待支持这种具有可持续性的能力扩展。我们知道，芯片可以使诸如智能城市和有利于环境的电动汽车等应用程序。由于芯片制造的晶圆厂会消耗大量能量，并且可以数十年来消除晶圆，因此为什么不使用技术为芯片制造工艺增加智能，以减少能源，水和化学消耗并减少碳排放呢？

在此博客中，我研究了提高子手机效率的方法，该效率是在生产层下方经常被掩盖的支持设备的世界，消耗了现代晶圆厂所需的一半能量。这是一流的管道和泵，管道和热交换器，汽油输送和减排系统，可在上面的清洁室中实现所有高科技设备和芯片制造工艺。

尺寸减少潜力

在2020年Semicon West的主题演讲中，Applied的首席执行官加里·迪克森（Gary Dickerson）邀请行业顾问莎拉·博伊德（Sarah Boyd）博士探讨芯片制造可持续性挑战和行业的机会。博伊德博士说，今天全球有1,000多个Fabs，共同生产价值超过5亿美元的筹码和约5000万吨的CO₂每年。每月晶圆的能力为50,000个晶圆的高级晶圆厂每年大约消耗的电力，接近100,000名居民的城市（如加利福尼亚州圣塔克拉拉）所申请的城市所消耗的电力。虽然一半的电源被晶圆处理设备消耗，但需要另一半才能为支撑设施和洁净室供电（见图1）。

换句话说，子手机中的机械对功耗和相关排放有很大贡献。随着行业的扩大能力，这些支持系统是创新解决方案的主要目标，可以减少工厂的整体碳足迹。

那就是那里ISYSTEM™进来。

收集智能控制的数据

我们可以使用技术将工具与亚型设备巧妙地集成到生产地板上的越多，我们可以节省的能源越多（见图2）。ISYSTEM是一个软件框架和控制器网络，可从工具和子手机设备中收集数据，因此可以就操作和能源使用做出智能决策。

过去，即使在预定维护期间（如计划的维护过程中），也以全功率运行的子操作设备。ISYSTEM极大地改善了工具和支持系统之间的通信，使工程师可以精确地调节功率。芯片制造是一项微妙的业务，您需要数据来智能校准真空泵和处理气体减排系统的使用，以避免生产中断和安全风险。ISYSTEM监视每个工具的操作和需求，并安全地拨打最节能的设置。

领先的客户提供令人印象深刻的结果

TSMC最近发表了一个案例研究关于其与应用材料和其他供应商的合作，以在其位于台湾台湾市的15B工厂实施ISYSTEM。最终的解决方案每年节省了1340万千瓦时的电力，同时将碳排放量减少了13,800吨。ISYSTEM也将在TSMC今年的Fab 18中被采用，预计随着时间的推移，台湾的所有300mm Fabs都将采用ISYSTEM。

TSMC的既定目标是实现碳中立性和净零排放。客户估计，这些努力每年将节省8200万千瓦时的电能，即84.6千吨的碳排放，从而产生能源节能的5.2亿美元（1860万美元）。这些目标和节省是改善整个芯片制造行业的碳概况的重要步骤。

未来：更多数据和AI

ISYSTEM目前已连接到整个行业的3,000多个工具，但是在许多方面，我们正处于提高FAB效率的开始之初。Applied正在与各地的半导体制造商合作，以了解和帮助实现其可持续性目标。通过协作，我们可以在半导体制造的所有阶段使用大数据和AI的力量。

在本系列的下一个博客中，我们将研究生产工具本身以及应用程序如何减少其能源使用，化学消耗和清洁室空间的需求。随着时间的流逝，我们计划通过将流程工具和子手机的能量数据结合到一个报告工程师可以采取行动的单个报告中，从而使FAB可持续性更全面。通过与我们的客户和供应商一起工作，我们可以帮助将更多的新工厂在线带入，而无需增加气候挑战。