半導體產業是台灣非常重要的電子產業之一，在2021年撐起台灣將近20%的GDP，是台灣主要的經濟動能，從疫情、中美貿易戰、車用晶片荒等，都大大影響著全球半導體供應鏈，可以看到台灣半導體產業在全球是重要的角色之一（附註1 半導體業逐步成為我國經濟命脈），但在快速發展的同時，也帶來許多環境的污染與資源問題。
半導體缺料問題
在製作晶片的零組件製程當中大部分需要經過電鍍與蝕刻化學藥液，而製程當中會利用到銅、鎳等金屬，在去年受到全球供應鏈，由於半導體、電動車、再生能源等發展，都需要利用到銅來做導電性原料，且很難被其他金屬取代，因此金屬銅的需求不斷提高，甚至被譽為「新石油」，即使銅箔生產大廠大量生產也趕不上市場需求，因此該如何將資源回收再利用成了一個關鍵議題。（附註2 半導體、電動車、再生能源都在搶！銅為何從古老金屬變稀缺物資？｜天下雜誌）
半導體水資源汙染問題
在晶片的製程當中會產生銅、鎳等金屬廢水，這些廢水排放必須符合放流水標，但仍然會有企業非法排放廢水，這不只會對企業造成打擊、影響投資人信心，還會對環境可能會造成無法復原的傷害。
近年來，台灣法規標準越來越嚴格，在半導體產業當中，廢水回收也成了一門生意，有系統商會協助回收電鍍、蝕刻廢水，並再製作成金屬原料，若能做到零廢水排放、一滴水用兩次的概念，對企業來說除了可以達到永續發展的目標，也能節省處理廢水的成本。（附註3 台積電主動找上門》為何這家化工廠成竹科最愛今年營收衝破27億元， 關鍵竟是15年前策略大轉彎- 今周刊）
而廢水中的化學藥液濃度是關鍵的衡量指標，有穩定的廢水濃度能回收再製成高純度金屬原料，並同時監測排放廢水濃度是否符合放流水標準。
該如何檢測製程化學藥液濃度
傳統滴定方式
簡單來說，滴定法主要是利用乙烯二胺四乙酸(EDTA)來滴定水溶液，當水中溶液滴定到變色時，利用公式與滴定量，計算出化學藥液濃度。（附註4 EDTA滴定法(NIEA W208.51A)）
缺點
- 需準備許多實驗器材
- 藥液有期限與保存問題
- 時間成本高，需調配前處理藥劑與滴定等待
- 可能會有人為操作誤差
分光光度計
利用可見光、紫外光燈源，與特定波長搭配，依照測定溶液對光波的吸光度，可以檢測出化學藥液的濃度。
利用分光光度計檢測的方法相較於傳統方式可以節省更多時間，但仍然需要到現場定點採水取樣，並送回實驗室檢測，若地點相距較遠仍需花費一定的時間成本。
KRK監控型儀器
日本KRK品牌的銅/鎳濃度監控儀，利用光學檢測，24小時監測化學藥液濃度，不需要額外添加藥劑，無需更換電極耗材，可以即時輸出訊號，不需要採水檢測，快速準確得到化學藥液濃度。
水質處理、監控系統可以達到廢水回收監測的效果，達到一滴水用兩次的永續經營，並節省下廢水處理、水資源等費用成本
相對於傳統方法具有以下優勢:
- 無需現場採水檢測，即時訊號輸出功能
- 光學檢測，無須添加藥劑
- 可設置安全警報點
- 降低人力成本
- 儀器精準度高，降低檢測誤差
未來產業發展
根據工業技術研究院資料可以看到，半導體產業未來在台灣仍有許多發展潛能，因應5G、車用晶片、AI技術等都需要半導體的應用，台灣在IC設計與製造，2021年產值比2020年增加了4成，未來五年仍會持續正成長，因此更需要監控型設備來協助半導體製程提升效率，增加未來半導體產能。 （附註5 半導體未來5年續現正成長-工業技術與資訊月刊-出版品-新聞中心）
參考資料