用水大戶臺積電為何在美國缺水地區建廠？
DYLAN SLOAN
2024-04-10
圖片來源：CAITLIN O'HARA—BLOOMBERG/GETTY IMAGES
美國商務部周一宣布，將向中國臺灣半導體廠商臺積電（TSMC）撥款66億美元。除了目前正在施工的兩座工廠外，臺積電將在亞利桑那州新建第三座芯片工廠。這筆撥款將是拜登政府將不可或缺且具有重要戰略意義的計算機芯片供應鏈重新引回美國的重要舉措。
但在新廠所在的鳳凰城，臺積電卻面臨一個懸而未決的難題：作為美國最缺水的城市之一，鳳凰城如何滿足工廠的用水需求？
半導體生產要消耗大量水資源。標普全球評級（S&P Global Ratings）的一份報告顯示，全球半導體產業的耗水量幾乎與整個紐約市的用水量相當。這份報告認為供水問題是半導體發展面臨的潛在威脅。
標普在2月警告稱：“我們認為，未來十年，缺水將是科技硬件產業面臨的一大風險，尤其是用水密集型半導體領域。如果不能妥善應對這個風險，可能影響芯片廠商的運營和信用?！?/p>
鳳凰城已經經歷了十多年的干旱。事實上，去年，由于地下水不足，亞利桑那州對部分新房開發項目施加了限制。但當地官員表示，隨著該地區崛起成為美國重要的芯片中心，鳳凰城可以滿足臺積電甚至更多公司的用水需求。
鳳凰城水資源管理顧問辛西婭·坎貝爾對《財富》雜志表示：“對于水這種有限的、寶貴的資源，如果一家[工廠]會消耗大量水資源，這就會涉及經濟上的權衡。我們確實[有足夠的水資源]?！?/p>
半導體晶圓廠需用水沖洗微小硅片，計算機芯片就是在這些硅片上制造而成。隨著ARM和英偉達（Nvidia）等設計公司開發出更復雜的新一代尖端芯片，以支持人工智能等技術，臺積電生產芯片的用水量增多。盡管臺積電也采取了水資源重復使用的策略，并計劃達到90%的循環利用率，但近幾年其單位用水量持續增多。
依舊有一些專家質疑臺積電的策略可能產生的實際效益。
紐芬蘭與拉布拉多紀念大學（Memorial University of Newfoundland and Labrador）的教授、電子產業資源利用與浪費領域的專家約什·萊帕夫斯基表示：“90%的循環利用率聽起來不錯。但這意味著有10%的水被浪費或沒有被循環利用，這是顯而易見的。每十天就需要100%更換一批‘新的供水’。”
除了用水以外，芯片工廠還會產生廢水，因為芯片生產使用的化學品，會產生有害的或未知的環境影響。去年8月，一個半導體制造商聯盟反對美國環境保護署禁止使用全氟烷基和多氟烷基物質（PFAS）的擬定法規，他們認為該項法規會導致半導體制造商無法在美國生產設備，并警告“環境保護署如此草率的行動，會造成難以估量的經濟后果”。PFAS是一種“永久性化學品”。
從2018年到2022年，臺積電的廢水排放量減少了30%，且公司承諾其在亞利桑那州的三座晶圓廠將實現“近零”廢水排放率。但這同樣遭到了質疑。
萊帕夫斯基稱：“近零廢水排放……沒有一個具體的數字。是0.1，還是1？或者是10？”
鳳凰城的坎貝爾表示，該市的水務官員尚不確定臺積電的具體廢水排放率，但當局已經在與該公司密切溝通其用水和水處理計劃。臺積電和美國商務部均未立即回應置評請求。
臺積電預計三座晶圓廠要到2028年才會投入生產，并且可能服役數十年。萊帕夫斯基表示，在此期間，鳳凰城的供水情況可能會惡化。但臺積電已經投資了650億美元，再加上聯邦政府的撥款，對臺積電而言，搬到更綠色的草原（按照字面意義理解）將是難以接受的。
萊帕夫斯基表示：“這些工廠應該要持續生產10年、20年甚至30年。這是應對氣候變化的期限。如果你投入了數十億美元建設這種量級的……新工廠，當供水狀況惡化到構成問題的程度，你不可能只是把它搬到其他地方。”
對于供水不足會是臺積電面臨的重大挑戰這種說法，亞利桑那州的其他官員也進行了反駁。去年8月，亞利桑那州工商業聯合會（Arizona Chamber of Commerce and Industry）CEO丹尼·塞登在一篇專欄文章中寫道，亞利桑那州通過提高用水效率和節約用水，能夠滿足用水需求。他提到臺積電的競爭對手英特爾（Intel）在亞利桑那州錢德勒的工廠，該工廠通過現場回收設施，每天可處理900多萬加侖水。
隨著亞利桑那州繼續打造半導體制造中心，坎貝爾表示，鳳凰城的供水將足以滿足更多項目的需求，只要這些項目符合預期。
他預測道：“水資源并非無窮無盡的，在某個時間點會達到極限。但根據我們所看到的計劃，我們認為不會出現問題?！保ㄘ敻恢形木W）
翻譯：劉進龍
審校：汪皓
美國商務部周一宣布，將向中國臺灣半導體廠商臺積電（TSMC）撥款66億美元。除了目前正在施工的兩座工廠外，臺積電將在亞利桑那州新建第三座芯片工廠。這筆撥款將是拜登政府將不可或缺且具有重要戰略意義的計算機芯片供應鏈重新引回美國的重要舉措。
但在新廠所在的鳳凰城，臺積電卻面臨一個懸而未決的難題：作為美國最缺水的城市之一，鳳凰城如何滿足工廠的用水需求？
半導體生產要消耗大量水資源。標普全球評級（S&P Global Ratings）的一份報告顯示，全球半導體產業的耗水量幾乎與整個紐約市的用水量相當。這份報告認為供水問題是半導體發展面臨的潛在威脅。
標普在2月警告稱：“我們認為，未來十年，缺水將是科技硬件產業面臨的一大風險，尤其是用水密集型半導體領域。如果不能妥善應對這個風險，可能影響芯片廠商的運營和信用。”
鳳凰城已經經歷了十多年的干旱。事實上，去年，由于地下水不足，亞利桑那州對部分新房開發項目施加了限制。但當地官員表示，隨著該地區崛起成為美國重要的芯片中心，鳳凰城可以滿足臺積電甚至更多公司的用水需求。
鳳凰城水資源管理顧問辛西婭·坎貝爾對《財富》雜志表示：“對于水這種有限的、寶貴的資源，如果一家[工廠]會消耗大量水資源，這就會涉及經濟上的權衡。我們確實[有足夠的水資源]?！?/p>
半導體晶圓廠需用水沖洗微小硅片，計算機芯片就是在這些硅片上制造而成。隨著ARM和英偉達（Nvidia）等設計公司開發出更復雜的新一代尖端芯片，以支持人工智能等技術，臺積電生產芯片的用水量增多。盡管臺積電也采取了水資源重復使用的策略，并計劃達到90%的循環利用率，但近幾年其單位用水量持續增多。
依舊有一些專家質疑臺積電的策略可能產生的實際效益。
紐芬蘭與拉布拉多紀念大學（Memorial University of Newfoundland and Labrador）的教授、電子產業資源利用與浪費領域的專家約什·萊帕夫斯基表示：“90%的循環利用率聽起來不錯。但這意味著有10%的水被浪費或沒有被循環利用，這是顯而易見的。每十天就需要100%更換一批‘新的供水’?！?/p>
除了用水以外，芯片工廠還會產生廢水，因為芯片生產使用的化學品，會產生有害的或未知的環境影響。去年8月，一個半導體制造商聯盟反對美國環境保護署禁止使用全氟烷基和多氟烷基物質（PFAS）的擬定法規，他們認為該項法規會導致半導體制造商無法在美國生產設備，并警告“環境保護署如此草率的行動，會造成難以估量的經濟后果”。PFAS是一種“永久性化學品”。
從2018年到2022年，臺積電的廢水排放量減少了30%，且公司承諾其在亞利桑那州的三座晶圓廠將實現“近零”廢水排放率。但這同樣遭到了質疑。
萊帕夫斯基稱：“近零廢水排放……沒有一個具體的數字。是0.1，還是1？或者是10？”
鳳凰城的坎貝爾表示，該市的水務官員尚不確定臺積電的具體廢水排放率，但當局已經在與該公司密切溝通其用水和水處理計劃。臺積電和美國商務部均未立即回應置評請求。
臺積電預計三座晶圓廠要到2028年才會投入生產，并且可能服役數十年。萊帕夫斯基表示，在此期間，鳳凰城的供水情況可能會惡化。但臺積電已經投資了650億美元，再加上聯邦政府的撥款，對臺積電而言，搬到更綠色的草原（按照字面意義理解）將是難以接受的。
萊帕夫斯基表示：“這些工廠應該要持續生產10年、20年甚至30年。這是應對氣候變化的期限。如果你投入了數十億美元建設這種量級的……新工廠，當供水狀況惡化到構成問題的程度，你不可能只是把它搬到其他地方。”
對于供水不足會是臺積電面臨的重大挑戰這種說法，亞利桑那州的其他官員也進行了反駁。去年8月，亞利桑那州工商業聯合會（Arizona Chamber of Commerce and Industry）CEO丹尼·塞登在一篇專欄文章中寫道，亞利桑那州通過提高用水效率和節約用水，能夠滿足用水需求。他提到臺積電的競爭對手英特爾（Intel）在亞利桑那州錢德勒的工廠，該工廠通過現場回收設施，每天可處理900多萬加侖水。
隨著亞利桑那州繼續打造半導體制造中心，坎貝爾表示，鳳凰城的供水將足以滿足更多項目的需求，只要這些項目符合預期。
他預測道：“水資源并非無窮無盡的，在某個時間點會達到極限。但根據我們所看到的計劃，我們認為不會出現問題?！保ㄘ敻恢形木W）
翻譯：劉進龍
審校：汪皓
The Commerce Department announced Monday it pledged up to $6.6 billion to Taiwanese semiconductor manufacturer TSMC, which will add a third chip manufacturing facility in Arizona to the two in the works. The grant will go down in Washington as one of the crown jewels of the Biden administration’s initiative to bring the supply chain for ubiquitous—and strategically vital—computer chips back to the United States.
But in Phoenix, where the factories are going to be built, TSMC faces a lingering question: where’s the water going to come from in one of the driest cities in the country?
Semiconductor manufacturing requires water, and lots of it. The global industry consumes almost as much water as New York City does, according to a S&P Global Ratings report, which flagged water supply as a potential threat.
“We view water scarcity as a risk in the coming decade for the tech hardware industry, particularly the water-intensive semiconductor subsector,” S&P warned in February. “Mishandling of such a risk could hit a chipmaker’s operations and creditworthiness.”
Phoenix has been in a drought for well over a decade. In fact, Arizona put limits on some new housing developments last year because there isn’t enough groundwater to go around. But local officials say the city has enough water for TSMC, and potentially even more companies, as the region emerges as a top chip hub.
“When you’re dealing in a limited and precious resource like water, if you’re using a lot of water for one [facility], it’s an economic tradeoff,” Cynthia Campbell, Water Resources Management Advisor for the city of Phoenix, told Fortune. “We do [have enough water.]”
Semiconductor fabs rely on water to clean the tiny silicon wafers that computer chips are built on. And as design companies such as Arm and Nvidia have developed new, more complex cutting-edge chips to support tech like AI, TSMC has required even more water to build them. TSMC’s water usage per unit has been trending up in recent years, though it’s also reusing water and aims to achieve a 90% recycling rate.
Still, some experts question the actual benefits.
“90% recycling sounds really good,” said Josh Lepawsky, a professor at the Memorial University of Newfoundland and Labrador and an expert in resource use and waste in the electronics industry. “Maybe this is obvious, but 90% means that by definition, 10% is lost, or not recycled. Every 10 days, you’ve got a 100% need for ‘new water.’”
In addition to water usage, chipmakers produce wastewater as production relies on chemicals that have harmful or unknown environmental impacts. Last August, a coalition of semiconductor manufacturers argued against a proposed EPA regulation to ban PFAS, commonly known as “forever chemicals,” writing that it would prevent the industry from making devices in the U.S. and warning the “economic consequences of such a summary action by EPA are immeasurable.”
For its part, TSMC’s wastewater discharge decreased 30% between 2018 and 2022, and the company has committed to a “near zero” wastewater discharge rate for its three Arizona fabs. But again, that draws skepticism.
“Near zero wastewater discharge…there’s no number on that,” Lepawsky said. “Is that 0.1? 1? 10?”
Phoenix’s Campbell said that city water officials still don’t know what TSMC’s precise discharge rate will be, but that authorities have been in close communication with the company about its water use and treatment plans. TSMC and the Commerce Department did not immediately respond to requests for comment.
TSMC doesn’t expect all three fabs to come online until 2028, and they’ll likely be in service for decades. Lepawsky said that water conditions could worsen in Phoenix over that timeline. But after investing $65 billion of its own money into the fabs alongside federal grant money, moving to greener pastures (literally) would be a tough pill to swallow for TSMC.
“These are facilities where you’re expecting to be producing for 10, 20, 30 years. That’s climate change timelines,” Lepawsky said. “When you’re using billions of dollars to build a new facility…at those kinds of magnitudes, you’re not just going to pick it up and move it somewhere else if water conditions deteriorate to the point where that’s an issue.”
Other Arizona officials have dismissed claims that water scarcity presents a significant challenge for TSMC: Arizona Chamber of Commerce and Industry CEO Danny Seiden wrote in an op-ed last August that increases in water efficiency and conservation will allow Arizona to meet water demands, pointing to TSMC competitor Intel’s Chandler, Ariz. plant, which treats more than 9 million gallons of water a day at its on-site reclamation facility.
As Arizona continues to position itself as a semiconductor manufacturing hub, Campbell said Phoenix’s water supply is capable of handling more projects—as long as they line up with expectations.
“Water is not infinite. There is a limitation at some point in time, but we don’t see things hitting a wall based on the plans we’ve seen,” he predicted.
