集微網消息，中國臺灣雖然坐擁亞洲最大的、最尖端半導體的產業，但卻猶如傳統農業一般，處處受到自然環境和資源的限制。水雖看起來是不起眼的成本，但當地以臺積電為首的晶圓代工廠長期面臨缺水、斷電風險的困擾，近日更是在克服百年來最嚴重旱災不到兩年后，再次面臨水資源短缺問題。

以中國臺灣為據點，放眼全球，作為現代工業結晶的晶圓代工廠是如何與歷史悠久而復雜的“水政治”周旋的？

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晶圓廠面對“搶水大戰”

近日，中國臺灣新竹以南水情吃緊，臺積電、聯電回應水情吃緊皆表示“生產運營不受影響”，諷刺的是，中國臺灣長期缺水的問題何嘗不是芯片制造中心的戰略造成的呢？

晶圓廠急速擴張，中國臺灣面臨的水和能源供應壓力要比幾年前大得多。2017年，臺積電南科18廠打下第一根填充樁開始，5年時間，南科18廠一到8期新廠拔地而起，2022年12月，臺積電在南科舉行3納米廠量產及擴產典禮，意味著臺積電過去4年急速的投資已初見成效。

不止中國臺灣，晶圓代工廠正在全世界范圍內猶如龐然大物般，不斷吸食著周邊的資源和養分。

臺積電美國5nm新廠坐落的“沙漠之城”鳳凰城北部水情嚴峻，除了臺積電正在當地在建兩座晶圓廠之外，英特爾也正在當地建兩座新晶圓廠，因此對于當地的水源需求也進一步加大。據《巴隆金融周刊》報道，亞利桑那州當地官員估計，若臺積電在該處建滿6座晶圓廠，每年可能需要多達4933萬立方公尺的水，足夠供應16萬戶家庭。

據悉，半導體產業被稱作“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，用水量相當驚人。以臺積電為例，該公司的最新數據顯示，僅中國臺灣南部科學園區的芯片設施每天就要消耗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清洗，以提高良率。

配套水政強勢干預

2021年，在全世界都指望中國臺灣緩解“芯片荒”的時刻，臺積電們卻要依靠租用水箱和新鉆水井來維持工廠運轉。旱情曾導致全島制造業和農業活動被嚴重擾亂，如今中國臺灣各城市靠出臺各種限制措施來避免這一情形的重演。

高雄、臺南這兩座芯片制造重鎮都推出了節水政策，以此減輕夜間公共供水的壓力：臺南科學園區要求供應商削減用水量10%，高雄科技園區跟進同樣的措施。

中國臺灣本身能源條件已經難以承受臺積電們的榨取。中國臺灣無論是降雨量還是水庫都遭遇低點，當地水利署數據顯示，由于氣候變化和過境臺風次數減少，臺南和屏東等中國臺灣南部城市累計降雨量約為年均水平的40%，是30年來的最低水平。根據臺“經濟部”水利署4月12日公開數據顯示，中國臺灣第一大水庫——曾文水庫蓄水量僅為有效容量的11.3%；南化水庫為臺南和高雄供水，其水位為其有效容量的41.1%，以上是中國臺灣科技園的關鍵水源。

為了應對水政限制，晶圓廠都有短期應對方案。聯電今年1月便在臺南工廠提前啟動節水應急計劃，確保其生產不受干旱的影響；臺積電也表示就不同的限水階段備有應對計劃。

圖：曾文水庫、南化水庫即時水情；圖源：臺“經濟部”水利署4月12日數據

走出中國臺灣，臺積電就會發現美國鳳凰城的水政更復雜。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責人索倫森表示，該城約40%的水來自科羅拉多河——美國七個州上百年來都在爭奪這一條河流，而亞利桑那州是河流流經最末的州。更不用說，在經歷20年干旱后，這條河的水位又比目標水位低了40%。該地水資源7成水用于農業，另有至少29個原住民部落也提出水權要求，晶圓廠想跨行業搶水恐怕不容易。

據中國臺灣氣象局預測，中國臺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險問題？

把廢水還原成水，開啟未來10年？

經歷了2021年的拷打，中國臺灣政府和技術供應商一直在努力尋找和儲存更多的水。

據悉，中國臺灣極度依賴季節性降雨填滿水庫，而依靠氣候變化并不那么可靠，于是臺積電和群創等供應商著手建立了自己的水循環工廠。2022年9月，臺積電于投產了全世界第一座能把晶圓廠的工業廢水處理成品質近似自來水的再生水廠。該水循環廠位于中國臺灣南部科學園區，滿足芯片廠每天1萬噸的用水需求。據臺積電說法，該水循環廠到2026年的產能還可以增加到每天3.6萬噸。聯電則是參與政府臺南的兩個再生水計劃，再生水用量大幅增加。

“一度成本大概是60塊”臺積電員工透露，但為了在干旱時節不要與一般民眾爭水，臺積電除了和臺南市政府合作，把臺南縣市的家戶用過的污水，轉換成生產晶圓的再生水，再加上工業用水，臺積電員工估計，未來可提供臺積電南科20座工廠20％的用水。

至于美國亞利桑那州方面，臺積電表示，無法回收使用的廢水，通過系統進行最終廢水處理（廢水排放濃度優于政府要求的放流水標準），另有在當地建設再生水廠計劃。

把工業廢水還原成水，成本并不便宜，有產業鏈廠商則著手用水教育培訓。電源管理與散熱管理解決方案廠商臺達電子發言人周志宏：“我們的用水量不能與半導體或光電子制造商相提并論，但我們明白水資源的重要性。我們每天都使用節約水和再生水。我們也要求我們的供應商在供應鏈管理部分做得更多。我們幫助他們制定節水和減少浪費的目標，并幫助他們進行教育培訓。”

美國鳳凰城的供水設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劃，獲亞利桑那州認證為百年用水無憂的城市。

結語

對中國臺灣而言，保持芯片供應不僅僅是經濟上的當務之急，也對其依靠半導體在全球范圍內謀求政治地位具有重要意義。如果中國臺灣的芯片產量受到影響，其“硅盾”也可能削弱，這致使中國臺灣在面臨能源和芯片產業發展時難以平衡，中國臺灣的選擇困境或許也會映照在鳳凰城等芯片制造中心城市之上。

（校對/趙月）