Больше воды, больше отходов: обратная сторона миниатюризации чипов

Полупроводниковые процессы стремительно переходят на новый этап миниатюризации. По мере перехода с относительно «крупных» узлов 28 нм на передовые 3 нм и 2 нм более частые и сложные процедуры химической очистки и планаризации (технологический процесс сглаживания неровностей поверхности подложек для достижения высокой плоскостности и минимальной шероховатости) стимулируют значительный рост спроса на технологии обработки жидких химических отходов.

Председатель Techzone Чэнь Ли-Ли отмечает, что компании из сферы производства полупроводниковых элементов активно ищут решения, поскольку объемы отходов резко увеличиваются.

Переход к меньшим технологическим нормам подразумевает больше этапов производства, включая химико-механическую полировку. Этот процесс, сочетающий химическое травление и механическое абразивное воздействие, критически важен для достижения идеальной плоскостности слоев. На узлах 2 нм количество CMP-шагов существенно возрастает, что приводит к росту потребления ультрачистой воды (UPW) и генерации больших объёмов загрязненных стоков, содержащих абразивные частицы (оксиды кремния, алюминия), кислоты, растворители, тяжёлые металлы и остатки химикатов.

По данным рынка, сегмент обработки жидких отходов в полупроводниковой промышленности оценивался в около 2,7–2,9 млрд долларов в 2024 году и прогнозируется к росту до 5 млрд долларов к 2032 году. Компании заявляют, что стремятся к нулевому стоку загрязнённой воды - к так называемому полному рециклингу, однако пока эта задача остаётся нерешённой.

Если говорить о непосредственном производстве, то TSMC запустила N2 с GAA-транзисторами в конце 2025 года. Клиенты включают Apple, Nvidia, AMD, Qualcomm. Samsung. Intel продвигает 18A (1,8 нм-класс) электроники. Эти чипы дают прирост производительности 10–15% при том же энергопотреблении (или снижение энергопотребления при той же мощности), что критично для ИИ, смартфонов флагманского уровня, дата-центров и так называемых edge-устройств.

В перспективе 2-нм и последующие узлы (1,6–1 нм) станут основой для генеративного искусственного интеллекта, автономных систем, связи уровня 6G, высокопроизводительных вычислений и энергоэффективной электроники. Ожидается экспоненциальный рост спроса на чипы: рынок полупроводников движется к триллиону долларов. Однако это усиливает экологические риски, о которых уже сказано. Так, водопотребление отрасли может удвоиться к 2035 году, а объёмы отходов требуют новых решений в очистке, рекуперации химикатов и устойчивых процессах.

Если эта проблема не будет решена в ближайшее время, то, как считают эксперты, дата-центры, предприятия по производству полупроводников, компании из сферы ИИ-индустрии будут тратить воды больше, чем всё человечество (как таковое), вместе взятое, уже через 10-12 лет.