教授致力于减少芯片制造中的“永久化学品”

伊利诺伊大学香槟分校的化学工程教授Xiao Su告诉笔者，他领导的团队已经开发出一种从芯片制造过程中去除PFAS化学物质的工艺。然而，能够受益于他的研究的芯片制造商却没有与他分享相关信息。

PFAS物质是一种有毒化学物质，会在人体组织中积累，这种物质被广泛应用于半导体行业。这种在环境中广泛存在的“永久性化学物质”很难被分离和销毁。芯片制造商将其PFAS排放信息视为专有信息。

“半导体行业通常是不透明的。”Su告诉笔者，“芯片制造商可能正在采用传统的废物处理系统技术。这些技术成本很高，而且不是针对PFAS的。”

芯片制造商在光刻胶液体和蚀刻室气体中使用PFAS化学品。这些材料存在于高纯度水分配系统中，以及用于计量工具数据备份的锂电池中。它们还存在于芯片封装中。据行业协会SEMI称，还有成千上万种其他用例。

“我不知道他们的工厂生产了多少PFAS，也不知道排放了多少。”Su说，“针对半导体行业中使用的各种PFAS定制的技术仍处于起步阶段。”

Su教授的纳滤技术可在电场驱动下去除PFAS。(来源：伊利诺伊大学香槟分校)

2024年11月，Su的团队推出了一种纳滤技术，该技术可在电场驱动下去除PFAS，而不会弄脏系统的膜这一关键部件。该团队已制作出一个台式原型，Su认为它有望在三年内实现商业化。他补充说，有风险投资公司和芯片制造商已表示有兴趣扩大生产规模，但他拒绝透露公司名称。

Su说，实施PFAS减排系统的成本取决于设备在芯片工厂中的位置。

“这是一个需要积极讨论的领域，因为我们必须进行全面的技术分析，确定在工厂的哪个阶段安装该系统——是在结构本身内部，还是在管道末端。”他说，“你可以在管道末端收集废物流，并采用大量的处理技术。这样，成本就不会增加太多。”

守口如瓶

主要芯片制造商拒绝透露他们向环境中排放了多少PFAS。

台积电告诉笔者，自2006年以来，该公司在替代基于长链PFAS化合物的光刻胶方面取得了进展。发言人说：“我们将继续与供应商密切合作，开发材料替代品。”但他拒绝透露有关排放量的详细信息。

三星则告诉笔者，该公司不便透露这方面的信息。

英特尔表示，它正在与行业合作伙伴和研究人员合作，探索减少公司使用PFAS的方法。

“英特尔的废水处理和回收设施已证明能够去除废水排放中90%以上的PFAS排放物。”英特尔公司发言人表示，但他拒绝透露英特尔公司向环境中排放的PFAS数量。

“为了确定、开发和实施非PFAS替代品并改进环境控制，英特尔在帮助成立SIA半导体PFAS联盟方面发挥了领导作用。”该发言人说。英特尔补充说，作为联盟的一部分，英特尔正在参与可持续发展研究项目，以促进开发PFAS替代品和更有效的减排方法。

PFAS联盟拒绝了笔者关于详细信息的要求。

Su表示，PFAS化学品是不可替代的。

“我们一直在寻找替代这些材料的方法，例如，找到更好的非氟表面活性剂或可用于制造的其他类型的化学品。”Su说，“目前，还没有很好的替代品。”

Su补充说，如此大规模地替代PFAS需要时间。在此之前，水处理技术将在未来五到十年内成为应对PFAS的关键手段。

3M公司是PFAS化学品的最大供应商，该公司在2022年发生事故后暂停了在比利时的生产。

2021年，伊坎医学院的流行病学家Shanna Swan和Stacey Colino的研究表明，包括PFAS在内的激素干扰化学物质与人类生育能力的快速下降有关。他们的研究发表在Count Down(倒计时)一书中。

PFAS谱系

芯片工厂使用的PFAS化学品的聚合物链从短到长不等。

“我们真正在寻找的是一种方法，它可以针对我们所说的从超短链到长链的PFAS谱系。”Su说。他指出，在环境水流中，只有长链PFAS。

“在半导体行业，你会遇到所有这些物质。我们真正的技术开发目标是半导体行业，因为我们需要的是从长链到短链都能检测到的技术。工厂废水中的PFAS浓度远远高于环境浓度。这些都有文献报道，并不是什么秘密。”

CHIPS法案

美国总统乔·拜登执政期间为振兴其国内半导体行业而启动的530亿美元CHIPS法案可能有助于解决PFAS问题。

“CHIPS法案有很多研究呼吁，不仅着眼于PFAS的减排(这也是我们正在研究的领域)，还关注替代问题。”Su说，“工业界、联邦政府、研究人员——我们一直在寻找替代这些材料的方法，例如，寻找更好的非氟表面活性剂或可用于制造的其他类型的化学品。氟化材料具有非常强大的特性，很难复制。无论是长期还是短期的替代方案，我都不清楚它们处于哪个阶段。目前，无论是长期还是短期，都没有合适的替代品。”

（原文刊登于EE Times美国版，参考链接：Professor Aims to Abate Chipmaking's 'Forever Chemicals'，由Franklin Zhao编译。）

本文为《电子工程专辑》2025年3月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。