يمكن أن يكون الحجم المطلوب ضخمًا. يقول كريس ميلر ، أستاذ التاريخ في جامعة تافتس في ماساتشوستس ومؤلف الكتاب الأخير كتاب حرب رقاقة. ومع ذلك ، كانت عمليات الضغط مصدر قلق في موطن TSMC في تايوان ، حيث حرض الجفاف المزارعين المحليين ، الذين رأوا أنظمة الري الخاصة بهم مغلقة ، في مواجهة صانع الرقائق.
ليس فقط أي ماء سيفي بالغرض. تمامًا كما يجب أن يكون الهواء داخل قالب الرقائق خاليًا جدًا من الغبار بحيث يجب على الأشخاص ارتداء معاطف مغلفة بالكامل ، تستخدم صناعة أشباه الموصلات فئة خاصة من المياه “فائقة النقاوة” لتنظيف رقائق السيليكون طوال عملية التصنيع. بينما قد يكون لمياه الشرب القياسية درجة نقاء تتراوح من 100 إلى 800 ميكرو سيمنز لكل سنتيمتر – وهو مقياس للتوصيل الكهربائي يستخدم كمؤشر للتلوث – فإن المياه عالية النقاوة تحتوي على أقل من 0.055 ميكرو سيمنز لكل سنتيمتر ، وفقًا لشركة جراديانت ، وهي شركة ناشئة لإعادة تدوير المياه مقرها بوسطن يعمل مع صانعي الرقائق. يحتاج الماء عالي النقاوة إلى موصلية منخفضة للغاية ، والتي ترتبط بعدد صغير فقط من الأيونات المزعجة ، أو الذرات المشحونة.
“إذا كنت ترغب في الحصول على أعلى أداء ممكن للمادة ، فغالبًا ما يتعين عليك الذهاب إلى أقصى درجات النقاء” ، كما تقول أستاذة الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة كورنيل ، جريس إكسينج ، التي تدير أيضًا مركزًا جديدًا لأبحاث أشباه الموصلات عبر الجامعات يسمى SUPREME. “هذا أحد الأسباب التي تجعل صناعة أشباه الموصلات تتطلب الكثير من المياه.”
إن إنتاج الماء عالي النقاوة هو عملية متعددة الخطوات تزيل مجموعة متنوعة من الملوثات ، بما في ذلك الميكروبات والمخلوقات المجهرية الأخرى التي قد تجدها في المحيطات والبحيرات ، بالإضافة إلى الجسيمات الأصغر ، بما في ذلك أيونات الملح. إحدى التقنيات المستخدمة هي التناضح العكسي ، والذي يستخدم أيضًا في محطات تحلية المياه ، والذي يتضمن دفع المياه عبر غشاء ذي مسام صغيرة بما يكفي لتصفية الأملاح. (تستخدم رقائق فاب أيضًا مياهًا أقل نقاءً ، مماثلة لتلك التي تتدفق من الحنفيات المنزلية ، لتبريد معدات التصنيع.)
نظرًا للدور الحاسم للمياه في تصنيع الرقائق ، أصبح استرداد المياه العادمة وإعادة استخدامها أولوية بالنسبة لهذه الصناعة. كلما زادت إمكانية إعادة استخدامها داخل فاب ، قل حاجتها إلى الاستفادة من إمدادات المياه المحلية. في الوقت الحالي ، تختلف نسبة مياه الصرف التي يمكن إعادة تدويرها بين الشركات والشركات المصنعة ، اعتمادًا على عمليات التصنيع المستخدمة والاستثمار في معالجة المياه. ومع ذلك ، فإنهم جميعًا يواجهون نفس المشكلة الأساسية: عندما يتم تنظيف الرقائق ، تصبح المياه عالية النقاء ملوثة وتتطلب تنظيفًا شاملاً قبل إعادة استخدامها بواسطة fab أو تصريفها في نظام معالجة مياه الصرف الصحي العام.
يعد تنظيف المياه المتسخة عملية معقدة لأنه يمكن العثور على عدد لا يحصى من الملوثات في مياه الصرف الصحي. يمكن أن ينتج عن الطباعة الحجرية والحفر مياه صرف حمضية ، ويمكن أن تلوثها بحمض الهيدروفلوريك القوي. يمكن أن تظهر جزيئات السيليكون المعلقة عندما يتم تخفيف الرقائق ، في حين أن استخدام المذيبات بما في ذلك كحول الأيزوبروبيل يمكن أن يترك بقايا كربون عضوية.
طورت الصناعة طرقًا لفصل المكونات المختلفة لمياه الصرف الصحي ، على غرار الطريقة التي يفرز بها السكان إعادة التدوير ، كما يقول براكاش جوفيندان ، الشريك المؤسس ومدير العمليات في Gradiant. يقول: “إن صناعة أشباه الموصلات في الواقع متقدمة جدًا عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع مياه الصرف الصحي”. “الشركات المتقدمة والشركات الأمريكية متعددة الجنسيات التي نعمل معها – وكذلك الشركات الكورية والتايوانية التي نعمل معها – جميعها تفصل مياه الصرف الصحي إلى أكثر من 10 أنواع ، كحد أدنى ، وبعضها إلى 15 أو 16.”
