比利時微電子研究中心(imec)致力於開發下一階段的新晶片技術。據該研究機構的永續半導體技術和系統專案經理Cédric Rolin表示，imec及其團隊成員正專注於讓全球晶片製造過程更具環境永續性。

Rolin說：「imec的使命在於開發下一代晶片。半導體產業具有如此巨大的生態系統，目前我們正善加利用這個生態系統以及對下一代製程的專業知識，把每個人聚集在一起，看看如何能共同審視整個製程中的每一方面。然後，不僅得以改變效能和成本，同時還有助於環境保護。這是我們將其納入核心計畫的另一項附加元素，但是，由於它極其重要，因而成為一項我們能開始讓每一方完整涉入的獨立計畫。」

Cédric Rolin，imec永續半導體技術和系統專案經理

Rolin說，這項永續發展計畫目前有兩大支柱：評估和改進。

第一個支柱是評估晶片製造對於環境的影響程度，例如CO₂排放和能源使用。該評估還包括辨識高度影響的製程。

第二個支柱是改善具體的製程，以減少其於環境的影響。他說：「透過在imec 300毫米(mm)研發晶圓廠(300mm R&D Fab)執行重點製程開發，可望達到這一目的。」

就氣候變化而言，半導體晶圓廠由於其耗用的電力以及直接排放溫室氣體至大氣層而產生的影響最大。

Rolin說：「為了減少晶圓廠的電力消耗，必須最佳化那些高能耗的製程、降低晶圓廠的直接排放以及溫室氣體的直接排放，因為那些是一連串用於乾式蝕刻和腔室清洗的氟化氣體，以及大量用於化學氣相沉積(CVD)的氧化亞氮(N₂O)。」

Imec以其於2020年IEDM發表論文為基礎創建一個通用模型，它不僅引起了很多人的興趣，同時也引發了新計畫的誕生。

Rolin說：「這篇論文取得了巨大的成功，因為我們聽到imec的合作夥伴說，『我們希望看到更多這樣的論文，這真的很重要。』這就是該計畫的創建始末。」

如今，合作夥伴包括系統公司蘋果(Apple)、亞馬遜(Amazon)和微軟(Microsoft)，以及供應商如ASM、ASML、KURITA、SCREEN和東京威力科創(Tokyo Electron)。

率先表達興趣的合作夥伴是無晶圓廠IC設計公司，因為他們雄心勃勃地想達到2030至2050年的淨零目標，Rolin說。原始設備製造商(OEM)也表現出興趣，因為他們想減少設備對於整體環境影響。

最近，代工廠也加入了這項計劃，預計也將帶來寶貴的見解。

他說：「我們期望代工廠能夠協助確定所具有的數字基準。我們由下而上建立模型，主要根據從不同來源所收集的資料。而當你由下而上地建立模型時，總會錯過其中的某些部份。晶圓廠則有其由上而下的觀點，基本上能夠掌握其晶圓廠的年產量，也可以從採購方面瞭解耗用掉多少電、多少水以及多少資源。因此，他們可以清楚地從資源方面瞭解製造一個晶圓需要付出哪些成本。」

Rolin說，Imec由下而上的方法添加了一連串輔助洞察力：

「代工廠所忽略的是，當你根據晶圓廠庫存進行由上而下的分析時，它必須在現有的晶圓廠進行，你無法預測未來的情況。此外，你也無法深入瞭解晶圓廠中某一製程的實際影響細節。這就是由下而上的方法之優勢。二者是高度互補的。你希望由下而上的方法具有這種高細粒度的結果，能夠深入研究，以確定高度影響並預測未來。你也希望擁有由上而下的方法來建立基準，以持續掌握現實。隨著代工夥伴的加入，我們將與他們聯手進行的第一項任務是為我們的結果建立基準。」

他說，在不久的將來，imec將著眼於擴展其評估支柱方面的產品組合，以包括射頻(RF)、先進封裝、3D技術和光子學。隨著關注重點擴大，更多的晶片製造商和更多代工廠類型可能會更有興趣參與。

在這些改進的支柱下，imec正在晶圓廠中執行幾項小型專案，針對全球變暖潛力低的邊緣氣體，主動執行五年目標致力以維持此類專案的管道。」

尋找合格的人才仍然是一個挑戰，Rolin說。

他補充說「我們需要廣泛的經驗。我們需要晶圓廠相關專業知識，需要評估生命週期，需要資料科學和電子系統知識，也需要環境科學專業知識。我們正尋找能夠兼顧所有這些領域的人才，從一種技術移到下一種技術再到下一種技術，然後瞭解並能夠與所有參與者交談。但這樣的人才很難找到。另一方面，可持續性對很多人都別具吸引力。」

編譯：Susan Hong

(參考原文：Imec Digs Deeper Into Chipmaking’s Sustainability Issue，by Stephan Prüfling and Norbert Bieler)

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