集成電路制造工業(yè)大氣環(huán)境影響評價分析

摘要：近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，企業(yè)逐步在產(chǎn)業(yè)園形成規(guī)模化聚集。然而，其制造過程涉及諸多種類的化學(xué)品，產(chǎn)生多種有毒有害氣體，對區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。因此，做好大氣環(huán)境影響評價是確保項目建設(shè)環(huán)?？尚行缘闹匾罁?jù)。從工藝廢氣產(chǎn)生、廢氣排放標(biāo)準和廢氣治理措施等方面對其大氣環(huán)境影響評價進行詳細闡述，并探討行業(yè)環(huán)評應(yīng)關(guān)注的主要問題，為環(huán)境影響評價從業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：集成電路制造工業(yè)；工藝廢氣；大氣；環(huán)境影響評價

中圖分類號：TN405；X820.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0140-03

Analysis of Atmospheric Environmental Impact Assessment in Integrated Circuit Manufacturing Industry

LI Guanyan

（Guangzhou Xunfeng Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 510030， China）

Abstract： In recent years， China’s integrated circuit industry has developed rapidly， and enterprises have gradually formed large-scale clusters in industrial parks. However， its manufacturing process involves various types of chemicals and produces a variety of toxic and harmful gases， which have a significant impact on the regional environment. Therefore， conducting a good atmospheric environmental impact assessment is an important basis for ensuring the environmental feasibility of project construction. The atmospheric environmental impact assessment is elaborated from the aspects of process waste gas generation， waste gas emission standards， and waste gas treatment measures， and the main issues are explored that industry environmental impact assessments should pay attention to， thus providing reference for environmental impact assessment practitioners.

Keywords： integrated circuit manufacturing industry; process waste gas; atmosphere; environmental impact assessment

集成電路是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心基礎(chǔ)，其制造過程涉及復(fù)雜且精細的工藝流程，包括光刻、蝕刻、清洗和熱處理等步驟[1-2]。這些工序使用大量化學(xué)品，如硫酸、鹽酸、氟化物和有機溶劑等，不可避免地產(chǎn)生大量廢氣、廢水和固體廢物。其中，廢氣排放是大氣環(huán)境污染的主要來源之一，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成潛在威脅。因此，對集成電路制造工業(yè)進行大氣環(huán)境影響評價具有重要意義。

1 環(huán)評編制類型

根據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境影響評價分類管理名錄（2021年版）》，集成電路項目屬于計算機、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)，歸類為電子元件及電子專用材料制造。若項目涉及印刷電路板制造和電子專用材料制造（電子化工材料制造除外），或者使用有機溶劑和酸洗，應(yīng)編制環(huán)境影響報告表。同時，應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目排污情況及所涉環(huán)境敏感程度，依據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境影響報告表編制技術(shù)指南（污染影響類）（試行）》確定專項評價的類別。

2 生產(chǎn)廢氣的產(chǎn)生情況

集成電路制造過程中，廢氣主要來源于4個方面。一是揮發(fā)性有機溶劑的使用。清洗劑、光刻膠和剝離液等溶劑在使用過程中揮發(fā)，產(chǎn)生揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）。二是化學(xué)反應(yīng)過程。酸洗、堿洗和濕法刻蝕等工序會產(chǎn)生硫酸霧、氯化氫、氨氣等酸性或堿性廢氣。三是特種氣體使用。酸性蝕刻廢液回收再生、沉銅和鍍金等工序在反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生氯氣、甲醛、氰化氫等有毒有害氣體。四是機加工顆粒物。線路板前端的機加工工序會產(chǎn)生一定量的顆粒物。

不同生產(chǎn)線和設(shè)備產(chǎn)生的廢氣成分存在差異，處理工藝也有所不同[3-4]。開料機、鉆孔機、鑼機和裁切機運行期間會產(chǎn)生顆粒物，可采用布袋除塵器進行處理；水平沉銅、垂直連續(xù)電鍍、垂直沉銅、圖形電鍍銅錫和外層前處理等工序會產(chǎn)生硫酸霧、氯化氫、甲醛與氮氧化物等污染物，可采用堿液噴淋進行處理；沉金線工序會產(chǎn)生氮氧化物、硫酸霧和氰化氫，內(nèi)外層前處理、噴錫前處理等工序會產(chǎn)生硫酸霧和氯化氫，可采用堿液噴淋進行處理；阻焊、文字等工序會產(chǎn)生非甲烷總烴，可采用預(yù)處理（兩級堿液噴淋+除霧）+活性炭吸附/脫附+催化燃燒工藝進行處理；內(nèi)層涂布固化工序會產(chǎn)生非甲烷總烴，可采用預(yù)處理（兩級堿液噴淋+除霧）+兩級活性炭吸附工藝進行處理。

3 廢氣排放執(zhí)行標(biāo)準

集成電路產(chǎn)業(yè)中，廢氣污染因素復(fù)雜多樣，需要遵循的標(biāo)準規(guī)范體系龐大，其執(zhí)行層級通常遵循一定順序。首先是地方性的行業(yè)特定標(biāo)準，其次是國家層面的行業(yè)標(biāo)準，再次是地方綜合性的廢氣排放標(biāo)準，最后參照國家綜合排放標(biāo)準。值得注意的是，盡管集成電路行業(yè)的重要性日益凸顯，但我國尚未出臺全國統(tǒng)一的行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準。北京市、上海市及江蘇省等部分前沿省市已經(jīng)先行一步，制定半導(dǎo)體行業(yè)的地方性污染物排放標(biāo)準。

以廣東省為例，硫酸霧、氯化氫、氮氧化物和氰化氫排放執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準》（GB 21900—2008），非甲烷總烴排放執(zhí)行《印刷工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準》（GB 41616—2022），廠區(qū)內(nèi)非甲烷總烴執(zhí)行《固定污染源揮發(fā)性有機物綜合排放標(biāo)準》（DB44/2367—2022）的廠區(qū)內(nèi)無組織排放限值。氯氣排放執(zhí)行《大氣污染物排放限值》（DB44/27—2001）的第二時段二級標(biāo)準。氨、硫化氫及臭氣濃度執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準》（GB 14554—1993）的限值。

4 廢氣治理措施

集成電路制造工業(yè)廢氣種類多，成分復(fù)雜，需采取針對性的治理措施。

4.1 有機廢氣治理

根據(jù)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 電子工業(yè)》（HJ 1031—2019），作為排污單位，電子電路制造企業(yè)可采用的VOCs治理技術(shù)為活性炭吸附法、燃燒法、濃縮+燃燒法。VOCs廢氣常采用旋轉(zhuǎn)式分子篩吸附-脫附-蓄熱燃燒或直接燃燒法進行處理。這些方法能有效去除廢氣中的有機成分，旋轉(zhuǎn)式分子篩吸附-脫附-蓄熱燃燒的有機廢氣處理率可以達到85%，其分為3個過程。一是吸附過程。在吸附風(fēng)機的作用下，有機廢氣由進氣口進入前置過濾器。前置過濾器會先將廢氣中的顆粒物過濾和阻截，避免這些顆粒物進入吸附層而堵塞分子篩微孔，影響凈化效果。預(yù)處理后的廢氣會進入裝有分子篩的旋轉(zhuǎn)式吸附單元。廢氣中的有機成分被分子篩吸附，從而實現(xiàn)廢氣凈化。隨著吸附的進行，分子篩會逐漸達到飽和。二是脫附過程。當(dāng)分子篩吸附達到飽和后，要進行脫附。此時，系統(tǒng)會關(guān)閉進氣閥，開啟脫附風(fēng)機。在脫附風(fēng)機的作用下，新風(fēng)（通常是空氣）經(jīng)過節(jié)能裝置加熱至一定溫度，然后進入吸附層進行脫附。高溫空氣會使分子篩中的有機成分解吸出來，形成高濃度的有機廢氣。隨后，這些高濃度的有機廢氣會進入蓄熱燃燒單元進行處理。三是蓄熱燃燒過程。脫附后的高濃度有機廢氣進入蓄熱燃燒裝置。廢氣會經(jīng)過預(yù)熱區(qū)，利用前一燃燒周期蓄熱體儲存的熱量預(yù)熱。預(yù)熱后的廢氣進入燃燒室，在催化劑的作用下發(fā)生燃燒反應(yīng)，將有機物深度氧化成二氧化碳和水。同時，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體會流經(jīng)蓄熱體，將熱量儲存，用于預(yù)熱下個周期的廢氣。這種蓄熱技術(shù)不僅可以提高能源利用效率，還能夠降低燃燒過程的能耗。

4.2 酸性廢氣治理

根據(jù)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 電子工業(yè)》（HJ 1031—2019），電子電路制造企業(yè)的酸性氣體治理可采用堿液噴淋洗滌吸收法。硫酸霧、氯化氫等酸性廢氣常采用酸堿中和法處理。通過廢氣洗滌塔氣液交叉接觸，堿液噴淋洗滌即可凈化酸性廢氣，其處理率可達90%。

4.3 堿性廢氣治理

根據(jù)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 電子工業(yè)》（HJ 1031—2019），電子電路制造企業(yè)的堿性氣體治理可采用酸液噴淋洗滌吸收法。氨氣、氟化物等堿性廢氣同樣采用酸堿中和法處理，但使用酸液噴淋洗滌，其處理率可達90%。

4.4 顆粒物治理

根據(jù)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 電子工業(yè)》（HJ 1031—2019），電子電路制造企業(yè)的顆粒物可采用袋式除塵法、濾筒除塵法和濾板式除塵法進行處理。顆粒物常用的處理方法為布袋除塵法，其處理率可達99%。

4.5 特種廢氣治理

根據(jù)《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 電子工業(yè)》（HJ 1031—2019），對于氟化物、氯氣等特種廢氣，必須配置專門的收集系統(tǒng)和凈化處理裝置，確保達標(biāo)排放。

5 廢氣的環(huán)保管理

管理制度層面，企業(yè)應(yīng)專門設(shè)立環(huán)保管理機構(gòu)，明確各級管理人員的職責(zé)和權(quán)限，制定詳盡的廢氣處理流程與操作規(guī)范；定期組織廢氣處理設(shè)施的性能測試與維護保養(yǎng)；建立完善的廢氣排放監(jiān)測體系，實時跟蹤排放數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，同時做好廢氣治理設(shè)施環(huán)保臺賬記錄。特殊環(huán)節(jié)管理層面，儲存易揮發(fā)的原材料時，應(yīng)采取密封措施，減少VOCs的釋放。使用易揮發(fā)原材料時，應(yīng)控制使用量和操作溫度，減少廢氣的產(chǎn)生。要優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，降低廢氣產(chǎn)生量和污染物濃度。

6 發(fā)布評價結(jié)果

大氣環(huán)境影響評價應(yīng)明確詳盡，核心聚焦于廢氣生成環(huán)節(jié)的全面識別、排放標(biāo)準的嚴格遵循、治理措施的有效性與實施可能性，并綜合衡量建設(shè)項目對周邊大氣環(huán)境質(zhì)量的具體影響?；诃h(huán)境保護的核心理念，最終形成建設(shè)項目大氣環(huán)境影響可接受性的明確判斷結(jié)論。

7 集成電路制造工業(yè)大氣環(huán)境影響評價還需關(guān)注的問題

7.1 VOCs排放顯著，顆粒物排放不容忽視

集成電路制造過程中，光刻、清洗、蝕刻和去膠等環(huán)節(jié)會使用大量含有VOCs的化學(xué)品，VOCs在生產(chǎn)過程中會釋放到大氣中，對空氣質(zhì)量構(gòu)成威脅。長期暴露于高濃度的VOCs環(huán)境，可能對人體健康產(chǎn)生不良影響，并促進光化學(xué)煙霧等二次污染物的形成。制造過程中產(chǎn)生的廢氣和廢液處理不當(dāng)，機械操作、物料轉(zhuǎn)運等環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生顆粒物。這些顆粒物不僅影響空氣質(zhì)量，還可能對人體呼吸系統(tǒng)造成損害。

7.2 排放標(biāo)準更新，推進新技術(shù)應(yīng)用

隨著環(huán)保法規(guī)的不斷完善，廢氣排放標(biāo)準不斷更新。企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注相關(guān)標(biāo)準變化，及時調(diào)整廢氣治理措施和管理策略。隨著環(huán)保技術(shù)的不斷發(fā)展，新的廢氣治理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。企業(yè)應(yīng)積極引進和應(yīng)用新技術(shù)，提高廢氣治理效果。針對集成電路制造過程中產(chǎn)生的不同廢氣（有機廢氣、酸性廢氣和特種廢氣等），企業(yè)應(yīng)選擇高效、適宜的治理技術(shù)。可采用轉(zhuǎn)輪濃縮吸附燃燒裝置處理有機廢氣，可采用噴淋吸收法處理酸性廢氣。積極引進國內(nèi)外先進的廢氣治理技術(shù)，并結(jié)合實際情況進行技術(shù)創(chuàng)新，提高廢氣治理效果。

7.3 區(qū)域協(xié)同治理不夠，公眾參與有待強化

集成電路制造企業(yè)多集中在特色產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，應(yīng)加強與周邊企業(yè)和政府的溝通協(xié)調(diào)，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)同治理，共同減少廢氣排放對環(huán)境的影響。在環(huán)評過程中，應(yīng)充分征求公眾意見，加強信息公開和公眾參與，提高環(huán)評工作的透明度和公信力。

8 結(jié)論

集成電路制造工業(yè)的大氣環(huán)境影響評價是驗證項目建設(shè)及運營階段環(huán)?？尚行缘暮诵囊罁?jù)。通過全面分析廢氣種類、成分及排放情況，采取針對性的治理措施和管理策略，能夠有效減少廢氣排放對大氣環(huán)境的影響。同時，企業(yè)需要關(guān)注排放標(biāo)準更新、新技術(shù)應(yīng)用、區(qū)域協(xié)同治理和公眾參與等問題，不斷增強環(huán)保意識，提高技術(shù)創(chuàng)新能力，為推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

參考文獻

1 陶 寅.集成電路制造工業(yè)大氣環(huán)境影響評價及關(guān)注問題探討[J].上海節(jié)能，2022（3）：309-314.

2 喬 皎，賈 寧，楊 愷，等.集成電路行業(yè)環(huán)境影響評價管理及對策建議[J].環(huán)境污染與防治，2021（7）：930-932.

3 石 翔.典型集成電路制造建設(shè)項目環(huán)境影響評價中工藝廢氣源強計算[J].綠色建筑，2020（6）：51-54.

4 呂 健.集成電路制造中廢氣處理措施[J].云南化工，2019（8）：21-22.