imec開發虛擬晶圓廠 每月EUV減碳約舊金山波特蘭飛百趟

比利時微電子研究中心（imec）近期發布技術更新，其中開發虛擬晶圓廠模擬促進極紫外光（EUV）微影設備曝光機的產量最大化，以及減少氫氣用量與用水。數據顯示，這能為大型晶圓廠省下每月40噸的二氧化碳排放量，等同於美國舊金山與波特蘭來回飛行100趟的碳排量。

比利時微電子研究中心是在奈米電子與數位科技領域中領先世界的研究與創新中心。日前由國際光學工程學會（SPIE）舉辦的2023年先進微影成形技術會議（2023 Advanced Lithography and Patterning Conference）上，比利時微電子研究中心展示一套先進IC圖形化製程的環境影響量化評估方案。

依據說明，比利時微電子研究中心在imec.netzero模擬平台上開發了一座虛擬晶圓廠。利用該平台的分析結果，imec與其夥伴就能評估現有的製程方案，識別開發的重點領域，並推算未來數據。

IC製造所衍生的二氧化碳排放量預計在未來10年翻漲4倍，一來先進製程技術漸趨複雜，二來晶圓總產量估計會增加。為了逆轉未來局勢，領先業界的半導體大廠已經承諾在2030年~2050年前達到碳中和或淨零。有鑑於此，imec啟動了永續半導體技術與系統（Sustainable Semiconductor Technologies and Systems）研究計畫，廣邀半導體供應鏈以晶片製造的淨零碳排為發展目標。該計畫的其中一項目標是提供業界一套獨到的由下而上設計方法，提供可付諸行動的高度細化資料，以便在製程與流程開發階段進行影響評估。

依據新聞稿說明，imec.netzero模擬平台是這項計畫的產物，imec與其夥伴合作，利用該平台，首次成功量化不同邏輯晶片世代的圖形化製程所帶來的環境影響。

imec技術研究主任Emily Gallagher解釋：「透過應用『虛擬晶圓廠』這項工具，展示了生產3奈米邏輯晶圓的微影與蝕刻製程，在範疇1（自有或自行操作資產的直接碳排）與範疇2（外購電力的間接碳排）的碳排占比共達45%。另外，該模擬工具還能在晶圓廠實際操作實驗時量化收益。舉例來說，減少10%的EUV曝光劑量，相當於每片晶圓減少0.4kg的二氧化碳排放量。這能為大型晶圓廠省下每月40噸的二氧化碳排放量，等同於美國舊金山與波特蘭來回飛行100趟的碳排量。

imec將自有的實體晶圓廠作為試驗環境，從而探索高影響力領域的製程與設計方針。Emily Gallagher表示，與愛德華先進科技（Edwards）合作，近期在自家12吋晶圓廠無塵室架設了一套EUV蝕刻的氫氣回收系統，最多能回收與再利用70%的氫氣。此外，我們越來越專注在開發數值孔徑為0.33與0.55的低劑量EUV蝕刻解決方案，藉此降低蝕刻成本。為了強化永續發展，我們也指明蝕刻技術的未來動向，目前焦點放在降低傳統蝕刻氣體的整體消耗量。接下來將攜手合作夥伴來量化分析上述解決方案對半導體製程完整流程的影響。