節電、減碳、循環經濟⋯⋯,除了新技術、新作法,實現氣候目標還需要先思維。為了淨零,ASML修改指引,教育研發工程師和客戶端的團隊,所謂「像新的一樣」,可能代表有些許使用痕跡。只要不影響功能,客戶都可將之視為新零件。
英國《衛報》(the Guardian)2021年9月的一篇報導「半導體產業有個問題」,指出半導體產業助長了氣候危機,主因晶片的製程碳足跡高,消耗大量能源與水資源,同時也會產生有害廢棄物。但同時,半導體也是實現全球氣候目標不可或缺的一份子。
半導體產業已意識到對環境的影響,各大廠相繼訂出永續目標。ASML的長期客戶英特爾(Intel),最近承諾將在2040年前達到零淨碳排(台積電先前也宣布類似目標),許多公司也相繼跟進。
全球晶圓大廠挑戰淨零碳排
荷蘭半導體微影設備商艾司摩爾(ASML)也不例外。ASML總裁暨執行長Peter Wennink指出,由於全球氣候變遷的問題,ASML更加關注ESG永續發展的原因。他表示:「氣候變遷是全球挑戰,需要每個人立即採取行動。」
ASML已從過去永續發展著重的五大領域,擴大採納共計九大重點的永續策略,為聯合國永續發展目標(SDGs)共同盡一份心力。「我們體認到ESG對利害關係人來說日益重要;但更重要的是,這本來就是該做的事情」。
減量、回收、再利用
ASML在環境保護上的兩大關注焦點,其一就是循環經濟。摒棄「取得、製造、使用、丟棄」(take, make, use, dispose)的線性經濟模式,針對零件、工具及包裝均儘量回收、修復和再利用,藉此降低營運廢棄物。除了投資在提高自身產品能源效率,進而協助降低晶片製程所消耗的能源。

ASML總裁暨技術長Martin van den Brink表示,協助企業在產品、資源與製程各方面減少不必要的浪費,已成為他的個人使命。他說:「在廢棄物減量方面,ASML制定了完善的路徑圖。」其目標包含:每百萬歐元營收所產生的廢棄物公斤數,從2019年到2025年要降低50%;在此同時,物料回收率要在2025年提高到85%(更多資訊請參考:ASML 2022年度報告)。
以設計實踐再利用
不過,「光是找出目前可以回收再利用的物料還不夠,」ASML永續小組主任Jules Tops表示,「我們必須將廢棄物減量融入產品設計中。」
ASM跨部門的永續小組,特別著重幾項設計原則,包含零件是否容易維修(repairability)、易於升級(upgradeability),這有賴在個別產品平台與跨產品平台的設備間,創造共通設計。
Jules說:「如果我們設計出無法維修的零件,那就會變成廢棄物。假如我們知道客戶會需要在晶圓廠替換這個零件,那我們就必須確保它可以維修。」ASML盡可能再製造(remanufacture)二手設備零件,將效能恢復到新生產零件的標準。
以設計實踐再利用的例子之一,是ASML極紫外光(EUV)微影製程機台內的錫離子回收系統。在這項先進技術中,雷射脈衝轟擊極微小的錫滴來發光,共轟擊兩次;先將錫滴打平,再氣化成發出EUV光的電漿。整個過程每秒重複5萬次(對,你沒看錯”每秒5萬次”)。
流程結束後,廢棄的錫離子被收集在「桶子」裡,一般會直接丟棄;不過,ASML在荷蘭Veldhoven及加州聖地牙哥的研發團隊,和供應商VDL集團一起開發了可以萃取並再利用錫離子的方法,回收桶也可重複使用。
Jules補充:「我們也避免製造『疊代設計廢棄物』(iterative design waste)。我們設計新零件,或零件的新版本時,通常牽涉到極尖端的技術,需要反覆試驗,不見得每次都會成功。因此我們協助研發團隊發展風險降低策略,減少可能產生的廢料,並加快學習速度,避免重複錯誤。」
改良採購與物流程序
ASML另一項廢棄物來源是剩餘零件。再利用小組和採購及供應鏈部門與物流部門緊密合作,確保唯有在需求明確時,才下訂購買備用物料。ASML工業工程師暨再利用「大使」Mirjam van Geel的說法是:「少即是多——廢棄物減量比再利用更好。這正是為什麼我們盡力減少購入不需要的物料。」
物流部門是降低包材廢棄物的重要夥伴。2021年,ASML零件包裝及工廠和客戶晶圓廠間運送所需材料方面,總計回收超過4,300公噸。
「我們除了想回收再利用包材外,也同時努力從源頭減少包裝使用。」Jules表示,方法之一,是將地區性零件維修及配送中心,設在主要客戶廠區附近。他接著補充:「這樣一來,我們可以快速維修零件,減少來回客戶晶圓廠的運送包材。」這樣的在地化策略,也有效減少運送過程的碳排,更讓我們在疫情期間得以維持穩定營運。
改變思維
讓客戶終身使用的永續思維,是核心設計理念。產品的模組化設計,讓ASML可以直接在客戶端現場升級機台規格,不需替換整組設備。目前已售出的微影機台中,有94%都還在客戶端服務;此外,也有部分業務是翻修經典機台PAS 5500和TWINSCAN微影設備,賦予其新生命和新用途。
據Jules的說法,現在的挑戰是如何重設思維,讓大家適應「品質」的新定義。他說:「品質精良,但卻留下一堆廢棄物的產品,絕非真正的高品質。」

其中一個轉換思維的例子,是我們更新了產品外觀指引(cosmetic guidelines),納入再利用。Jules說明:「在這之前,根據指引,零件上幾乎不容許有任何刮痕。但其實,零件在使用後本來就會出現一些痕跡。所以我們必須修改指引,教育研發工程師和客戶端的團隊,所謂『像新的一樣』,可能代表有些許使用痕跡。只要不影響功能,客戶都可將之視為新零件。」
保護環境,人人受益
「廢棄物減量,不僅為了環境是該做的事,其實也能讓顧客受惠,並幫我們節省成本,」Jules表示,「客戶積極和我們合作推動再利用。Intel是第一個加入再製造零件計畫的客戶,因為該計畫符合他們的永續目標;而去年,SK海力士半導體公司(SK hynix)則頒發社會責任獎,給我們的地區維修團隊。」
維修在地化是關鍵。再利用計畫顧客支援經理Seung-Yong Jin解釋:「我們越是能在客戶晶圓廠附近的維修中心實踐再利用,當客戶出現需求時,就越能確保我們即時提供所需物料。」
連結供應鏈
ASML也鼓勵供應商為循環經濟出一份力。這正是我們供應商永續計畫中,七大核心焦點之一。「供應商設計的零件,用在我們的機器上,所以必須把他們一起納入再利用的流程裡。」Jules提到,「在第一線,你永遠無法預料會遇到怎樣的物流挑戰,因此必須和供應鍊廠商一起學習。」
ASML技術長Martin van den Brink最近拜訪了供應商Prodrive Technologies,該公司位於ASML總部恩荷芬(Eindhoven)智慧港(Brainport)區附近。在拜會過程中,雙方就維修零件的多項原則達成共識,齊心推動再利用。
Jules表示,「我們甚至協議,若遇到無法維修的零件,對方會送回樣本,看看我們是否能修改設計,或是找其他方法讓零件便於再利用。」
全球晶片短缺,對ASML的機台需求也隨之攀升。在回顧EUV微影技術發展歷史的專題報導中,EUV工廠的副總裁Sheila Leenders承認,在提高EUV微影機台產量的時候,「我們的供應鏈面臨極大挑戰。」Jules相信,循環再利用會是我們成功滿足客戶需求的關鍵。他說:「假如ASML和供應商能盡可能維修、再使用零件,就可減輕供應鏈負擔,讓廠商專心製造機台所需的全新零件。」
「我希望讓再利用變成毫無阻礙的選項——再熟悉、簡單不過,把東西丟掉反而更費工。」Jules 總結道,「循環利用不是一個可有可無的選項。在ASML,這是打造我們自豪的優質產品的一部份。」
2022年5月25日,KATE BRUNTON撰文
https://www.asml.com/en/news/stories/2022/designing-for-circularity?ppc=EML-15
【參考資料】:衛報「The computer chip industry has a dirty climate secret