集成电路制造工业大气环境影响评价及关注问题探讨
2022-03-18陶寅
0 前言
集成电路是基础性、先导性、战略性产业,其技术水平和产业规模已成为衡量一个国家综合实力的重要标志,是国家实施创新驱动发展战略的重要支撑。近年来,随着中美贸易摩擦加剧,国际上对我国集成电路产业的打击力度不断升级和扩大,我国出台了一系列支持集成电路制造业发展的政策措施,集成电路产业快速成长,产业规模有了较大提升。据统计,我国集成电路的市场规模超过1.5万亿元,是全球最大的集成电路市场
。随着我国半导体工艺技术突破,上下游产业链的逐步成型,集成电路成规模化聚集在特色产业园
。上海浦东新区张江高科技园区、上海化学工业区电子化学品专区、中国(上海)自由贸易试验区临港新片区,已形成研发设计、核心原料、生产制造完备的产业链。集成电路制造行业具有技术先进、持续创新等特色,生产过程所涉及并使用的化学品种类繁多,有毒有害气体达40 多种
,废气产污节点广、种类多、处理系统复杂,运行过程长期的废气排放会对区域环境产生影响。伴随国家行政“放、管、服”改革,环评政策不断优化,评价形式简化,审批权限下放,对环境影响评价从业人员和审批人员均提出了更高的要求。做好集成电路项目大气环境影响评价是项目建设环保可行的重要依据,对产业园区和周边环境和谐发展具有重要意义。
1 环评编制类型
在《国民经济行业分类》(GB/T 4754-2017)中,集成电路制造代码为C3973。根据《建设项目环境影响评价分类管理名录(2021 版)》,“80 电子器件制造397”集成电路制造编制报告表,应按照污染影响类环境影响报告表格式和编制技术指南要求进行环评文件的编制。
新建集成电路生产企业选址应在规划的产业园区内,并远离居民区。如果厂界500 m范围内涉及环境空气保护目标,应充分论证其选址合理性并设置大气专项评价。
An ISM band at 245 GHz is available in Europe, which could be used for imaging radar[1, 2], security applications,bio-medical sensors for medical diagnostics, mm-wave gas spectroscopy[3–6], as well as communication[7–9].
1240 微波消融治疗前臂甲状旁腺移植组织功能亢进 2例并文献复习 陶林波,章建全,蒋 霞,蒋小燕,沈 浩
2 工艺废气的产生
集成电路行业废气产生节点多、成分复杂,废气的处理应首先遵循分类收集、分质处理的原则。同时,处理方式的选择应兼顾法规标准中对于废气处理效率的要求,例如上海市《半导体行业污染物排放标准》(DB 31/374-2006)中规定了“挥发性有机物(VOCs)排放速率>0.6 kg/h 时,处理设施的最低处理效率88%”。
根据污染因子分类,集成电路制造工艺废气主要包括酸性废气、碱性废气、有机废气(见表1)。
3 污染物排放控制标准
集成电路行业废气污染因子多,涉及标准规范广泛,总体执行顺序为地方行业标准、国家行业标准、地方综合排放标准、国家综合排放标准。目前,我国尚未颁布集成电路行业相关的大气污染物排放标准,北京市、上海市、江苏省等少数省份制定了地方半导体行业污染物排放标准。以上海市为例,半导体企业大气污染物排放执行《半导体行业污染物排放标准》(DB 31/374-2006)要求,该标准中未规定的污染物可以执行上海市《大气污染物综合排放标准》(DB 31/933-2015)。因此,酸性废气中硫酸雾、氟化氢、氯化氢,碱性废气中的氨,有机废气中的VOCs 执行上海市《半导体行业污染物排放标准》(DB 31/374-2006)表3 标准;酸性废气中的NOx、氯气、硝酸雾、磷酸雾、颗粒物、PH
、AsH
,有机废气中的非甲烷总烃执行上海市《大气污染物综合排放标准》(DB 31/933-2015)表1 标准;异丙醇执行DB 31/933-2015附录A中C类物质标准。需要注意的是,在没有地方行业标准的地区,应执行地方或国家综合排放标准,同时对于VOCs 的排放应执行《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB 37822-2019)要求。
就看中国画近当代史,所谓的中国画四大家—吴昌硕、齐白石、黄宾虹、潘天寿。齐潘,都是吴的学生,正因为不像吴,所以大师。而黄,谁也不知道他的老师是谁。
4 废气污染物治理措施
4.1 废气源强
第三,建立有关于国有企业财务风险的内部预警预控制度,对此,可以使用财务信息系统,加强对成本费用、债务风险和投资模块进行控制。
4.2 废气收集
废气环境影响评价结论重点关注内容包括废气收集、处理措施的合理性,废气排放的达标性,废气管理的合规性,同时应结合区域环境背景和在建项目情况,综合评价项目建设对周边大气的影响程度。通过上述分析,从环境保护角度,得出建设项目废气环境影响是否可接受的结论。
4.3 废气处理
集成电路的生产工艺复杂,需要在硅片上从平面开始反复刻蚀,形成三维立体电路结构,工艺步骤多达上百步,同时需要使用多种化学试剂和特殊气体。总体上,工艺可分为扩散工艺、离子注入、薄膜制备技术、光刻技术、蚀刻工艺等,其中清洗、氧化、掺杂、光刻、蚀刻、化学气相沉积等主要生产环节会产生大量的有机废气、酸碱废气以及特殊类工艺废气等
(见图1)。
集成电路行业废气具有气量大、浓度低、成分复杂的特点。企业产能和产品根据客户需求定制,相应原辅材料消耗会发生变化,废气源强,波动较大,不同项目之间类比法难以适用,且我国本土集成电路制造企业已建成案例较少,同一领域可调查样本较少,得出的排污系数代表性不高,故废气产生源强一般通过物料衡算法和实测法得出。相对而言,物料衡算法计算结果更为保守
。但这些企业多有我国台湾地区,以及韩国技术背景,建议环评中尽可能调查、收集相关排污数据,并与理论计算数据比对分析,对计算出的源强形成支撑。
企业应设置环保管理机构,建立环保管理制度,安排专职人员负责环保设备的运行和维护,发现问题及时解决,及时更换吸附材料,做好废气治理设施环保台账记录。
酸性和碱性废气主要采用洗涤塔处理,分别利用碱性和酸性溶液作吸收液,基于酸碱中和反应原理对废气进行处理,其过程动力学控制受吸收液酸碱度影响,通过洗涤塔内控制循环水的pH 值来中和废气,处理效率可达90%~98%。
通过监测了解滑坡的发展状态,既为工程安全提供了科学依据,又为工程设计、施工方案提供了可靠资料,规避风险,把滑坡造成的损失降低到最小。滑坡监测技术方法的发展,必将促进监测范围不断扩大、测量精度更高、数据处理和更加迅速、监测预报系统更加完善。
中午,计量所长打电话死活要他出来吃饭,陪同而来的是所长上司、质检局二位副局长。不停有人夹菜到他碗里,迟恒不停地谦让,但不松口。副局长沉不住气了:“迟记者的文章很客观,我们工作确实没有做好,问题是‘的士’司机这一块,它就是一个火药桶,不能再点着。大局迟记者比我们会把握,如果迟记者为难,我们只能报请市委宣传部门领导,请他们掌握,我们也尽了责任。”
有机废气的特点为大风量、低浓度,一般采用沸石转轮+焚烧炉的方式进行处理,废气由满载吸附剂的旋转轮上游侧进入浓缩轮的吸附区,使有机废气得到浓缩,再经脱附燃烧处理,处理效率可达98%。
2)废气本地处理系统(pou)
企业应制定废气例行监测计划并严格执行,监测计划根据《排污单位自行监测技术指南总则》(HJ 819-2017)要求制定并严格执行,规范采样平台、采样口设置。管理、监测要求还应与《排污许可证申请与核发技术规范电子工业》(HJ 1031-2019)要求相衔接。
5 废气的排放和管理
5.1 废气排放
经处理后的废气应通过排气筒排放,排气筒高度应符合排放标准要求。例如上海市《半导体行业污染物排放标准》(DB 31/374-2006)规定,排气筒高度不应低于15 m。该标准同时规定排气筒高度应高出周围200 m 半径范围的建筑5 m 以上,否则应按相应高度排放速率标准值严格50%执行。
5.2 废气的管理
1)废气综合处理系统
热氧化、干刻蚀、掺杂、CVD等工艺制程产生的有毒、有害工艺尾气,需先通过小型净化装置预处理或由工艺设备自带的净化装置预处理,主要采用燃烧水洗、电热水洗、干式吸附3 种处理方式,分别处理不同性质的废气污染物。主要从废气本身可燃性、反应生成的二次污染物角度考虑分质处理,例如含氯废气宜采用干式吸附方式处理,避免进行燃烧处理生成二噁英(见表2)。
6 大气环境影响评价结论
集成电路产品精度要求高,为确保芯片表面洁净度,生产过程在洁净室内操作,物料及辅料的纯度极高,生产过程反应充分,物料利用率高,一般采用多层套管输送,生产设备密闭全自动操作,因此集成电路生产工艺废气收集效率基本可达到100%。但是,有机溶剂物料的运输、装卸、治理、存储环节由于无法做到完全密闭,会有少量无组织排放。
本研究以油料作物甘蓝型油菜为实验材料,选择其BR合成与信号转导过程中的一些重要基因,分析它们在甘蓝型油菜不同部位的组织表达特异性,并观察植株幼苗对BR及BR合成抑制剂BRZ的响应,阐明BR合成基因是否受到BR信号的反馈抑制。本研究进一步克隆了与拟南芥BR信号通路重要转录因子BZR1同源的甘蓝型油菜BnBZL2基因,并对该基因的功能及BR对BnBZL2的调控机制进行研究,比较甘蓝型油菜中BR信号及BR对其生长发育的调控与模式植物拟南芥的异同,以期为深入分析植物BR响应和信号调控机制研究奠定基础。
7 需关注的问题
7.1 技术进步带来污染物的变化
集成电路是一个人才和技术密集的行业,需要在持续创新中不断发展,产品性能约每18个月就能提升1 倍
,技术研发对于该产业具有绝对的重要性。生产工艺的发展、原辅材料的变化都将对工艺废气的组分、源强、收集处理方式产生影响。
环评工作者需要紧随行业发展,研究新原料、新工艺的产污情况以及针对性的废气收集、治理方式,评价其合理性、可行性。同时,政策上鼓励有机溶剂使用减量化或替代方案,从环保角度优化制造工艺,减少或替代高挥发性原辅料的使用。一般集成电路企业的项目建设期需要2-3年,在此期间行业技术或多或少会有新的变化,原来还处于研发阶段的技术,可能就会实现量产。因此在环境影响评价过程中,应适当考虑一些预期,尽可能避免建成后的变动。如果发生变动应按要求进行变动分析,尽可能采取措施避免对环境的不利影响,若为重大变动需重新编制环评文件。
7.2 产业聚集对区域环境的影响
集成电路企业特征因子明显,主要为氯化氢、氟化物、VOCs,虽然污染物排放浓度较低,但是总量具有一定规模。目前,集成电路企业均在规划产业园区内建设,聚集度较高,当大量集成电路企业建成运营,特征因子排放将对区域环境产生明显影响。
环评阶段需重视区域环境中特征污染物的背景值调查,充分调研区域内已建、在建企业的排污情况,结合园区规划环评中区域环境容量要求,综合判断项目建设对区域环境的影响。同时,产业园区应持续对周边大气中行业特征因子进行跟踪监测,分析其在环境空气中浓度发展趋势,提前引起重视,从产业布局、总量控制等角度先期干预,确保产业与环境和谐发展。
7.3 重金属污染物的环保管理
集成电路生产过程(如离子注入、金属化等)原辅料中含重金属,虽然通过理论计算,废气中重金属含量极低,可以忽略,但是一些案例中实际有所检出。这可能是由于我国集成电路产业处于快速发展期,高端制造工艺条件尚不稳定,行业实例不多,废气污染物研究较少所致。
因此,建议在环评中加强试运营期废气的监控,对废气处理装置进出口重金属污染物进行监测,为后续运营期废气监管提供支撑。特别应注意的是,如果废气洗涤塔进口处测出涉重一类水污染物,洗涤塔废水应按涉一类水污染要求进行管理,单独收集,车间排口达标。
7.4 温室气体排放
2021 年5 月,国家生态环境部《关于加强高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见》(环环评〔2021〕45 号)中明确将碳排放影响评价纳入环境影响评价体系,江苏、重庆等地已发布碳排放环境影响评价技术指南,控制温室气体的排放已成为环境影响评价工作的重要组成部分。
集成电路制造业的温室气体排放源主要为工艺过程排放的含氟气体、蒸汽锅炉燃料天然气燃烧排放的CO
、运行过程使用外来电力产生的碳排放。企业可从优化工艺、寻求替代化学品、捕集回收、末端治理等方面实施温室气体减排。例如:通过先进工艺提升,降低单位产品碳排放强度;选址配套完善的园区,选择园区集中供热的方式;加强企业的能源管理,选用能效水平高的生产用电设备,保证生产线的稳定运行,避免因频繁开停车造成电能的浪费,提高能源利用效率;将节能降耗、清洁生产纳入企业科技创新的一部分,减少企业碳排放的同时,降低企业能耗成本;在有条件的情况下,使用可再生能源技术,如光伏发电等实现供给侧的减排等。通过综合手段多管齐下,深入挖掘企业节能减排的潜力,助力“双碳”目标早日实现。
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