回到熊本官員的台灣行,這一趟,檢驗的不只是半導體環保資優生台積電。10月4日,調查報告出爐,名稱頗長,《關於台灣地區半導體相關企業集中的環境影響現場調查》,換言之,這是「地下水之城」、「日本環境首都」所在地的官員、學者,對台灣各家半導體業者環保能耐的一次完整檢驗。
報告顯示正面訊息,「即使採用(比台灣)更嚴格的日本標準,大多數項目都能達標。」貫穿文內、不時被熊本官員提及的這個關鍵句,宣布了台灣半導體業者「順利過關」;而在通過嚴格考驗的背後,更代表國內半導體廠對環保的重視,以及背後一群為護國群山解決問題的環保尖兵,儼然已是台灣半導體產業競爭力的重要一環。
一切,從這趟終極考驗的第一關開始看起:水。
簡單一個水質檢驗,熊本縣官員就分成多個區塊進行觀察,包括竹科、中科兩地科學園區的廢水處理廠排水處、周邊地下水、鄰近河川等;而後兩者還依據與排水口的距離進行不同檢測。「大多數項目都在日本的排水標準範圍內,且許多重金屬的檢測值低於檢測(最小)極限值。」不管在哪裡驗,報告都會提到這一句。當然不同區域仍有部分項目略微超標,對此,報告表示「證明與科學園區無關」、「台積電的熊本廠將會符合標準」。

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台積成產業環保意識提升關鍵
廢水處理技術與半導體同步演進
對於這份受到肯定的成績,長期耕耘國內工業、半導體用水過濾領域超過30年的旭然國際,感觸頗深。「早期,工廠可能都是直接排放廢水,後來慢慢地工廠陸續搬到工業區裡,開始受到工業區規範,排放廢水到工業區的地下汙水處之前,必須先處理到一個程度⋯⋯。」旭然總經理何宜瑾表示。
論及整體半導體產業對環保態度更明顯的分界時間點,多數業者直言,「大概是台積電生意愈做愈大的時候,又或是鴻海開始接蘋果訂單的時候。」畢竟,國際指標客戶會檢驗工廠是否符合法規,沒有達標就會要求改善,層層影響下,業者的環保意識也隨之快速提升。
當半導體廠對於「水」的環保意識提升,對提供解方的環保業者來說,就必須迎接一連串的高難度挑戰。以廢水處理來看,專攻化學廢液回收的信紘科技董事長簡士堡就表示,隨著半導體製程演進,廢棄物的種類以及量體不僅會同步增加,處理難度也會更形複雜,「有機溶劑的清運費用,近年來每年上漲達3至5%。」他說。
簡士堡解釋難度提升的原因,「半導體製程的奈米數字不斷縮小,代表必須清洗晶圓上體積更小的汙染物,」因此也會有新的清洗藥劑開發、清洗流程也會增加;再者,為了達到更快的傳輸速率,新材料也持續導入晶圓製造,「這些新的藥劑、流程,以及材料,都會造成廢棄物的種類以及數量增加,而加劇廢棄物處理的挑戰。」
廢液的種類、數量增加,本身已讓處理過程更加複雜,「那些新的化學品,又是愈來愈難搞定。」何宜瑾表示,不同化學品的廢液,必須找到符合化學相容性的管路材質,而每一次的半導體製程突破,就會用到愈來愈多的稀有元素,「你可以想像,化學元素表裡面常見的元素愈來愈少,罕見的元素卻在半導體製程上愈來愈多,處理門檻大幅提升。」
業者描述的挑戰情境,其實可以在晶片製程從十奈米轉進七奈米的影響,略窺其中奧妙。
2017年5月,全球半導體設備大廠美商應用材料宣布,為了達到更佳的導電性與減少功耗,將在個位數奈米(也就是小於十奈米)製程上,導入「鈷」這項材料。新材料登場,果然立刻引發新的環保需求,以台積電為例,在公司2018年的永續報告書中就表示:「因應製程變更、改以金屬鈷為新一代導線材料,(公司)新增高濃度含鈷廢水及研磨含鈷廢水分流處理系統⋯⋯。」
隔年,台積電內部一份《論先進製程廢水全鈷回收》的研究報告更寫到,「晶圓製程演進造成鈷用量增加,急需新廠務技術減少廢棄物清運。」報告點出,包括電鍍製程與清洗製程,都會產生新的含鈷廢液。文中並提及,到了2019年8月,「台積電新竹廠區已建置全鈷回收系統⋯⋯。減廢費用與鈷販售效益,預估投資報酬率(ROI)約○.六年(編按:應指投資回收年限)。」
廢水分流多達38種 水資源不浪費
台積敢承諾熊本用水回收率75%
雖然這份報告包含了投資報酬率的預估,但半導體化學設備供應商、也跨入化學廢液回收領域多年的朋億總經理馬蔚表示,其實,如今半導體客戶對於環保設備的投報率、投資回收期這些事已經不太在意,「五年前跟多數客戶提到『回收』,對方會看投報率;現在,客戶都願意把投資年限拉長,因為要把碳稅這些新的成本等加進去。」
客戶不在意投資報酬率,但對協助半導體廠搞定環保難題的業者來說,隨著挑戰愈趨複雜,看到的卻是滿滿商機。
馬蔚舉例,「以前的工業廢水,可能簡單分成五到六種排放,但現在為了環保或是回收,可能要分成數十種類別,使管線數量大增,材質也要更好。」他進一步解釋,以前可能好幾種廢水混在一起,濃度中和後,對於管線材質要求沒有那麼高;但現在細分成數十種後,有些強酸或強鹼的濃度非常高,自然需要相對應材質的管線,都使成本上升。
再以台積電的廢水管線為例,公司曾在企業社會責任報告書提到,早期,廢水分類「只有酸鹼中和系統及混凝沉降系統」;到了一一年的社會責任報告書中則揭露:「台積公司採取嚴格的前端廢水分類分流策略⋯⋯,目前廠房內之分流管最多高達二十幾種。」再過十多年後,台積電2022年永續報告書中寫的,是已「建立38種分流系統」!
分流愈多,代表設備業者商機愈大,也代表半導體能擠出更多可以再利用的回收水,進一步減少浪費水資源。事實上,在「地下水之城」日本熊本縣,台積電就做出了挑戰極度高標的回收水承諾。
台積電對本刊表示,目前,「台積公司訂定2030年台灣廠區再生水替代率,達60%以上之目標⋯⋯。」公司指出,現階段各晶圓廠布建的用水回收處理設施,已做到「一滴水可循環使用3.5次」的成果。但,這些承諾與成果,在台積電將於熊本縣啟用的JASM(中文全稱為「日本先進半導體製造」公司)新廠身上,還要再往上跳。
台積電指出,位於日本熊本的JASM,「將『因地制宜』落實對環境的承諾。」因地制宜的承諾是什麼?要在把地下水當成命脈的熊本縣設廠,台積電強調,JASM預計將有超過30種不同廢液處理程序,目前規畫之廠區用水回收率,為75%以上!」
不只是水,這回熊本縣官員檢驗台灣半導體廠周邊環境的另一個重頭戲,是空氣品質。

能排除98%以上揮發性有機化合物
熊本調查小組讚台積排放氣體表現
2020年,美國哈佛大學研究員古普塔(Udit Gupta)發表一份論文,「根據英特爾、超微、蘋果、臉書、谷歌、華為、微軟和台積電的《永續報告書》,我們發現,硬體製造過程是碳排放主因。」對半導體業者來說,論文報告的下一句結論更是警訊:「晶片製造,又占了資通訊硬體碳排放的大部分。」
這份報告的結論,顯然也成為日本「環境首都」所在地熊本縣必須緊盯半導體空汙的原因。不過在國內環保業者的觀察中,相對於水汙染,台灣半導體廠對於碳排放、空汙問題,必然更早開始、也已經更有力度地進行改善。
自1991年就為台積電服務、目前客戶包含多家半導體廠的廢氣處理業者華懋科技表示,早在90年代,國內相關法規還不算完整之前,具領導地位的指標性半導體大廠已提早行動,設法解決半導體廠的揮發性有機化合物氣體。
當時,半導體業者的壓力或許來自於國外品牌大客戶,現在,蘋果電腦已承諾2030年達到碳中和,供應鏈的壓力更大,而來自法令的框架也持續加壓,「環保署有規定,廠房環保設備如果出問題,工廠在24小時內就必須停工。」華懋董事長鄭石治表示,在半導體產線上,一旦停工,就可能是數億元的損失。
也因此,熊本縣這趟來台的調查結果不算令人意外:「監測結果顯示,符合台灣的環境基準⋯⋯。且大多數調查項目也都在日本的環境基準範圍內。」報告指出,雖然懸浮微粒(PM 2.5)、光化學氧化劑(O3)和非甲烷碳氫化合物(NMHC),略微高出日本的環境基準,「但確認不是由科學園區造成⋯⋯。主要受到來自大陸的汙染物質流入,以及位於台中市、世界第6大的燃煤火力發電廠影響。」
在日方的報告中提到,台積電廠區目前的排放氣體,「已能排除九八%以上的揮發性有機化合物。」這個數字,台積電對本刊有了更精準的補充,「至2022年,揮發性有機氣體的削減率,已達98.9%!」此外台積電表示,同時間的鹼性氣體及細懸浮微粒削減率,也已分別達到90%與91%。
「台積電熊本廠有確實遵守日本相關法規,在各項環境標準上,都是符合日本標準的,這點沒有問題!」熊本縣環境政策課代表宮原薰這麼說。事實上,不只關注台積電與台積電的熊本新廠,她也是這次製作「台灣半導體環保過關」報告的負責人:「這此我們走訪的科學園區,也都有確實遵守台灣的環境法規。」一句話,等於對園區內的半導體廠環保表現按了個讚。
除了廢水與空氣,廢棄物也能再生。例如以往科技大廠不時傳出銅汙泥棄置事件,但衛司特公司透過電解回收系統,將電子業高濃度含銅廢水轉化為金屬銅管,回收出含銅純度大於99%的固態金屬銅。業界人士透露,台積電2018年曾在企業社會責任專區上傳影片「硫酸銅廢液的變身之旅」,內容便是示範如何以衛司特的設備,將廢硫酸銅轉製為再生銅管。
有了「液中求銅」術後,不僅去除環境汙染的風險、省下清運費用,更將這些原本大家厭惡的廢棄物變成具高附加價值的金屬。衛司特董事長林世民分析,要花的只有電費而已,以回收一噸銅來說,3至5度電約12元,但1公斤銅能賣240元,可從無到有另外創造出95%的價值。

台灣半導體業練出堅強環保供應鏈
高客戶黏著度反映客製化、寡占特性
通過嚴格考驗,某種程度,也代表台灣半導體產業練出的環保供應鏈具一定實力。今年7月,證交所在股票分類中新增四項產業類別,「綠能環保」類股是其中一項。事實上,由於半導體產業的環保需求標準嚴苛,而台灣又是半導體重鎮,因此,確實已經培養出許多值得注意的環保尖兵,而不少以往市場並不熟悉的小公司,也紛紛邁進資本市場。
實際探究這些公司,可以發現它們其實動輒都已成立2、30年,且各有專精,甚至形成寡占性產業,並且,在必須客製化量身打造之下,因此客戶黏著度也普遍居高。
根據環境部最新調查,國內整體汙染防治支出近兩年大幅躍升,從2020年的1778億元,隔年就跳升到約1924億元,增幅8%以上。環保商機方興未艾,而一場來自日本的考驗,也讓國人看見了台灣環保供應鏈的真實力。