4 月 3 日據台氣象部門統計，主震過後，截至 3 日晚 10 時 37 分，已有 216 起震中在中國台灣花蓮縣及花蓮近海的地震。就此次地震對半導體産業鏈的影響，全球市場研究機構 TrendForce 集邦咨詢調查各廠受損及運作狀況指出，DRAM（動态随機存取存儲器）産業多集中在台灣北部與中部，Foundry（晶圓代工）産業則北中南三地區，3 日上午北部林口地區地震最大約 4 到 5 級間，其他地區地震約在 4 級左右，各廠已陸續進行停機檢查。盡管檢查尚未結束，但目前爲止各廠都沒有發現重大的機台損害。
中國台灣地區是世界最大的晶圓生産基地。2023 年，全球晶圓代工産能中，中國台灣地區占約 46%。當前，業界最爲關心的是，全球的芯片供應是否會受阻，是否會重現 2021 年的芯片短缺情況？
牽一發而動全身，芯片今年的困難還不隻地震、缺電、缺水 ……
無水不可持續
美國和歐洲正在宣布或正在建設的生産設施均位于已經面臨嚴重缺水壓力的地區。英特爾、台積電和三星都在美國西南部建設新工廠，該地區自 1994 年以來一直處于幹旱狀态。2021 年，美國墾務局首次宣布科羅拉多河流域缺水。未來的氣候變化情景表明，自 2021 年以來宣布的所有新半導體制造設施中，超過 40% 将處于可能經曆高風險或極高風險缺水情景的分水嶺。
在減少導緻地球變暖的溫室氣體排放的背景下，半導體制造的耗能性質和巨大的碳足迹受到了相當多的關注。事實證明，我們既渴又餓。我們的工業消耗大量的水，每年多達 2640 億加侖，随着氣候變化，這種資源可能會變得更加稀缺。單個晶圓廠每天可以使用數千萬加侖的水。從這個角度來看，美國的平均用水量約爲每人每天 310 升，1000 萬加侖相當于一個小城市人口 122,000 的日常家庭用水量。
簡而言之，氣候變化和水資源短缺正在給半導體制造帶來短期和長期風險。
水安全将成爲影響半導體公司信用狀況的一個日益重要的因素。水資源處理不當可能會擾亂公司的運營，損害财務業績，并可能影響客戶關系。推而廣之，鑒于半導體供應鏈普遍集成，任何潛在的生産中斷都可能影響其終端市場。
氣候變化正在考驗芯片制造商。随着加工技術的進步，半導體公司的絕對用水量和單位用水量都在增加。與此同時，氣候變化正在增加極端天氣的發生率、幹旱的頻率和降水的波動性，限制了芯片制造商管理生産穩定性的能力。
标準普爾全球評級認爲，水安全将成爲影響半導體公司信用狀況的一個日益重要的因素。雖然到目前爲止，大多數公司都善于處理這個問題，但日益嚴重和頻繁的缺水可能會壓垮實體的應急計劃。
在産能擴張和先進工藝技術需求的推動下，半導體行業的用水量有望每年以中高個位數百分比增長。
如圖台積電在 2015 年升級到 16 納米 ( nm ) 工藝節點後，單位功耗增長了 35% 以上，這主要是由于向先進節點的遷移，需要更多的制造工藝。用水量和芯片複雜程度之間存在直接聯系，因爲晶圓廠在每個工藝之間使用超純水（經過處理至極高純度的淡水）來沖洗晶圓。半導體越先進，工藝步驟越多，消耗的水就越多。
台積電的水安全問題是有意義的，但相對于同行來說是适度的。未來三年内水資源短缺不會影響代工廠的運營，然而三年後就不好說了，産能擴張和技術開發可能會讓台積電抵禦嚴重幹旱的餘地較小。有預測稱到 2030 年，台積電對給水的需求可能會比 2022 年的水平翻一番。
以中國台灣爲例
2020 年 10 月至 2021 年 6 月，中國台灣發生了 56 年來最嚴重的幹旱。這是由于 2020 年沒有台風，2021 年春季降水有限，水庫水位下降到庫容的 5% 以下。當局下令限水約兩個月，影響了超過 100 萬家庭和企業。政府在受影響最嚴重的地區每周關閉兩天供水，其中包括中國台灣第二大城市台中。島上四分之一的水稻種植面積沒有灌溉。據當地報道，官員要求科技行業（尤其是半導體行業）将用水量減少 20%。水電站也受到幹擾，導緻 2021 年 5 月發生兩次大停電。
随着向更先進的半導體工藝技術的不可避免的遷移，水的純度要求也應該提高。這意味着台積電可能必須過濾掉更多未達到其日益嚴格的純度标準的水。這可能會限制台積電進一步提高水回收率的能力。全球科技硬件供應鏈僅依賴于少數主要芯片制造商。其中一家企業的運營減少可能會影響衆多下遊企業的生産。疫情期間全球芯片供應短缺，充分說明了科技供應鏈錯綜複雜、易受事件風險影響。
應對風險
認識到可持續發展的必要性
半導體生産需要大量的水和能源，其中大部分被處理并作爲廢水排放。随着制造商尋求擴大生産規模并建設新設施來滿足前所未有的需求水平，有必要提醒業界高效廢水處理的重要性。
半導體制造涉及廣泛而複雜的漿料和化學品，需要嚴格的廢水分離、處理和回收系統。處理這些含有金屬和其他危險廢物的污泥是一項挑戰，執行廢水排放标準等環境法規可能會帶來巨大的成本。
半導體生産中涉及的化合物包括用于清潔和蝕刻感光元件的氫氟酸以及用于沖洗的氨、氟化铵、過氧化氫以及鹽酸、硫酸和磷酸。清洗半導體晶圓是該工藝中耗水量最大的部分，會産生富含氟的廢水，需要用石灰中和。
全産業鏈的解決方案
如果中國台灣地區某地發生四級以上地震，芯片制造商要做的第一件事就是疏散潔淨室和工廠的所有員工，等待主震停止。下一步包括通過中央控制系統遠程監控工廠，以檢測火災、有毒氣體或任何可能導緻嚴重事故的化學品洩漏。如果情況安全，設備、設施和材料團隊可以返回指定站點并開始對設備進行實際檢查。
首先要确定設備内正在加工的晶圓是否完好。如果是這樣，稍後可以對其進行返工。然而如果晶圓破裂，工程師需要仔細清潔設備室，然後重新啓動機器。接下來，他們運行一批控制晶圓，以确保機器正常運行，然後再将機器重新上線。這些程序必須一絲不苟地進行，生産的全面恢複需要時間。
一位設備供應商經理說：" 所有流程恢複正常可能需要幾個小時到幾天甚至幾周的時間，具體取決于情況的嚴重程度。" 業内人士表示，最重要的是，所有類型的光刻機通常比其他芯片制造設備需要更長的時間才能重啓。" 地震後重新校準光刻機的偏差始終是一項挑戰。你需要設備供應商提供大量支持，使用特定的工具。它需要極高的精度，而且你不能急于恢複光刻機。" 這就是中國台灣工程師引以爲豪的職業道德的用武之地。
一位設備工程師說：" 如果發生在節假日，或者不是正常辦公時間，所有員工都會在不到一小時的時間内立即返回工廠。" 他還回憶說，他曾經不間斷地工作 48 小時，以确保生産效率。确保他負責的車站在另一次事件中恢複正常運行。" 複蘇的迅速也與中國台灣芯片行業的工作文化密切相關 ……"
地震發生後，工廠、設備和材料工程師以及供應商在國定假日期間加班加點，以盡快使生産恢複正常。" 我們要做很多檢查和重新校準。我可以向你保證，中國台灣地區所有的工程師都在值班，就像黃蜂從巢裏沖出來，幫助生産工具恢複上線。" 一位經理說。
總結經驗
水變得越來越有價值，也越來越稀缺。半導體制造需要大量的水，主要是爲了生産工藝本身的超純水。工廠中的水還有許多其他用途：冷卻、洗滌、使用點減排和滅火等。一座工廠抽取的水量相當于數萬戶家庭的用水量，現在許多晶圓廠位于水資源緊張的地區。
我們可以做什麽？水的使用、再利用、處理和回收的通用衡量标準都是必要的。氣候變化将對許多半導體設備生産地區的水資源供應産生負面影響。了解回收效率、能源使用和碳足迹之間的平衡也很重要。随着産量的增加，需要采取涉及晶圓廠、地方和國家政府的創新方法來管理這種水風險。
