Halbleiterchips sind für die Wirtschaft von entscheidender Bedeutung. Sie werden von der Stromversorgung für Cloud-Computing bis hin zur Steuerung von Fahrzeugsystemen in einer Vielzahl von Branchen benötigt. Ihre Herstellung ist jedoch ein wasserintensiver Prozess. Da die weltweite Halbleiterproduktion schnell wächst, ist die Verringerung der Wasserintensität der Fertigungsprozesse ein Schlüssel zu einer nachhaltigeren und resilienteren Industrie.

Die Investitionen in Halbleiterfertigungsanlagen („Fabs“) gehen durch die Decke, um die wachsende Nachfrage zu befriedigen. Der Boom hängt nicht zuletzt auch mit dem globalen Reshoring-Trend zusammen. Nach durchschnittlich 93 Milliarden US-Dollar pro Jahr zwischen 2017 und 2020 dürften die jährlichen weltweiten Investitionen in Fertigungsanlagen zwischen 2021 und 2024 laut Bloomberg und Barclays Research auf durchschnittlich 147 Milliarden US-Dollar steigen.

Der Zuwachs führt zu einer größeren Kapazität bei der Chipherstellung. Gleichzeitig steigt aber auch der Wasserbedarf der Branche: Die weltweite Halbleiterindustrie verbraucht jährlich schätzungsweise 1,2 Millionen Megaliter Wasser. Für die Reinigung der Siliziumscheiben, die in die Chips eingesetzt werden, und für die Aufrechterhaltung einer sauberen Umgebung kommen große Mengen an hochreinem Wasser zum Einsatz.

Grafik: Mehr Chips, mehr Wasser. Steigende Investitionen führen zu einer Ausweitung der Halbleiterproduktion und erhöhen den Wasserbedarf

Mehr Investitionen in Abwasseraufbereitung und -wiederverwendung

Angesichts der Notwendigkeit einer sicheren und gleichzeitig kosteneffizienten Wasserversorgung erhöhen Halbleiterproduzenten ihre Investitionen in Technologien zur Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser. Auch lokale Umweltaspekte sind ein wichtiger Faktor: Viele der bestehenden und geplanten Fabriken befinden sich in Gebieten, die von Wasserknappheit bedroht sind, darunter Taiwan, Südkorea und Teile der USA.

TSMC, der weltgrößte Auftragsfertiger von Chips, plant beispielsweise den Bau einer Wasseraufbereitungsanlage in einer neuen Fabrik in Arizona, um 65 Prozent des Wasserbedarfs der Anlage zu decken. In allen TSMC-Fabriken soll der Wasserverbrauch pro Einheit im Vergleich zu 2010 um 30 Prozent sinken. Zudem soll der Ersatz von Wasserressourcen durch wiedergewonnenes Wasser im Jahr 2030 mehr als 60 Prozent betragen. Der südkoreanische Konkurrent SK Hynix will bis 2030 dreimal mehr Wasser wiederverwenden als 2019.

Dank innovativer Technologien kann gereinigtes Abwasser als Speisewasser für die Reinstwassersysteme verwendet werden, die in der Chipherstellung benötigt werden. Abwasserströme enthalten viele Verunreinigungen, die nur schwer zu entfernen sind. Um dieses Problem zu lösen, werden in den Fabriken in wachsendem Maß einzelne Abwasserströme für maßgeschneiderte Behandlungsmethoden getrennt, anstatt einen kombinierten Strom als Ganzes zu behandeln. TSMC zum Beispiel teilt die Abwasserströme in 38 Kategorien auf (2001 waren es noch zehn) und setzt 13 spezielle Abwasserbehandlungsanlagen ein.

Mehr spezialisierte Lösungen erforderlich

Eine strengere Aufbereitung macht eine umfassende Abwasserüberwachung und digitale Analyselösungen, die auf bestimmte Komponenten ausgerichtet sind, erforderlich. Nötig sind gleichermaßen Sensoren, die bestimmte Ionen erkennen können.

Da die weltweite Halbleiterproduktion steigt, werden Speziallösungen benötigt, die ein verbessertes Wasserrecycling in den Fabriken ermöglichen, um dem Bedürfnis der Branche nach stabilen Produktionsprozessen und niedrigeren Kosten gerecht zu werden. Durch die Verringerung der negativen Umweltauswirkungen des Wasserverbrauchs, insbesondere in wasserarmen Regionen, tragen diese Technologien letztlich auch dazu bei, eine schnell wachsende, kritische Infrastrukturbranche mit dem Übergang zu einer nachhaltigeren Wirtschaft in Einklang zu bringen.

Lesen Sie auch den Artikel Investing in Water (auf Englisch) von Impax Asset Management, in dem die grundlegenden Faktoren für das Wachstum der globalen Wasserindustrie und die Regulierung beschrieben werden.