沙漠裡蓋晶圓廠？台積電亞利桑那廠用水的四大驚人真相

「晶圓廠不是很耗水嗎？為什麼要蓋在沙漠裡？」這是一個非常合理的問題。當台積電宣佈在亞利桑那州鳳凰城這個索諾蘭沙漠中的城市投入巨資設廠時，許多人都抱持著同樣的疑慮。

畢竟，數據擺在眼前：光是台積電亞利桑那州廠的第一期工程，每天就要消耗約475萬加侖（約18,000立方公尺）的水，而且後續還有兩個階段的擴建計畫。將一個水密集型的產業，建立在一個每年降雨量極少的地方，這聽起來就像一個巨大的矛盾。

然而，這個看似矛盾的決策背後，隱藏著幾個挑戰我們普遍認知的驚人事實。這篇文章將深入探討台積電在沙漠中用水的真實情況，揭示那些你可能從未想過的面向。

沙漠裡真正的用水大戶，不是晶圓廠

一個常見的論點是，我們必須在「晶片」和「糧食」之間做出選擇，畢竟「你不能吃晶片」。然而，這個說法忽略了兩者用水規模的巨大差異。

雖然半導體製造確實耗水，但在亞利桑那州，它的用水量與真正的用水大戶——農業——相比，簡直是小巫見大巫。根據統計數據，農業用水佔了該州總需求的72%。

為了讓大家更有概念，我們可以做個對比：台積電在台灣所有晶圓廠的總用水量，僅佔亞利桑那州2017年全州用水需求的1.09%。換句話說，整個台灣的台積電廠區加起來，用水量還不到亞利桑那州農業的一個零頭。事實上，該州最耗水的作物是苜蓿和棉花，其中一部分的苜蓿草甚至還出口到沙烏地阿拉伯。因此，將晶圓廠的用水與民生或糧食安全直接對立，是一個建立在錯誤規模認知上的二分法。

反直覺！晶片越先進，反而越口渴

一般人可能會認為，隨著科技進步，製造過程應該會更有效率、更節省資源。但在半導體領域，情況恰恰相反：晶片製程越先進，每片晶圓的耗水量反而越高。

根據台積電的數據，用於生產12吋晶圓的每光罩層平均用水量，從2020年的128.4公升，上升到了2024年的161公升。這背後的原因很直接：更先進的製程節點，需要更多、更複雜的製造步驟。

以即將到來的2奈米（N2）等級製程為例，光是為了打造新的「全環繞柵極」（gate-all-around）電晶體結構，就增加了超過500個新的製程步驟，使得總步驟數從大約1,500步增加到2,000步以上。每一個新增的清洗（wet cleans）和化學機械研磨（CMP）步驟，都意味著需要更多的超純水。這也解釋了為什麼台積電預估，光是未來三座2奈米等級的晶圓廠，就可能讓台積電目前的總用水量翻倍。

一滴水在晶圓廠內的奇幻旅程

晶圓廠用水並非像水龍頭一樣，流掉就沒了。事實上，每一滴進入廠區的水，都會被重複利用到極致。

這個概念的核心在於水資源的回收與再利用。正如台積電所說的，他們讓「每一滴水平均使用3.5次」。這套複雜的系統需要龐大的資本投入，而這正是半導體產業的高利潤所能支撐的關鍵。這趟旅程大致如下：首先，自來水被處理成「超純水」，用於最關鍵的製程，如晶圓清洗。使用後的廢水會被收集、處理，然後用於次要的用途，例如設備冷卻或廠務系統。最後，這些水可能會進入冷卻水塔，透過蒸發來為廠區降溫。

這套循環系統大大降低了對全新水源的需求。台積電更承諾，到了2030年，其全球廠區總用水量中，將有超過60%來自再生水源。這不僅是一個環保目標，更是在水資源日益珍貴的今天，維持營運韌性的關鍵策略。

「水車救急」的故事早已是過時迷思

在網路上，你可能時常看到一種說法：「台灣缺水嚴重，台積電都要靠水車運水才能生產。」這個畫面感十足的故事，雖然曾經發生過，但將其視為常態則是一種誤解。

這個說法源於2021年，當時台灣面臨了56年來最嚴重的大旱，水庫蓄水率一度降至低點。在那個極端的時期，包含台積電在內的許多公司確實啟動了水車，作為緊急應變措施。

然而，那場大旱最終解除了。之後的幾年，颱風為水庫帶來了充足的降雨。如今，台灣大部分水庫的蓄水率都維持在90%以上的高水位。這個例子恰好說明，水資源狀況是複雜且動態的，會因地區和氣候週期而變化，不能用一個特定時期的極端事件來概括全貌。

一個可以用工程和金錢解決的問題

總結來看，台積電決定在亞利桑那州設廠，並非罔顧沙漠的缺水現實，而是將水資源視為一個可以透過縝密規劃、先進技術和充足資本來管理的工程問題。這並非空談，事實上，台積電已經在其亞利桑那州廠區旁動工興建一座專用的工業水回收廠，將理論付諸實踐。

正如資料來源中一段精闢的總結所言：

「水是一個可以透過仔細規劃和技術來改善的問題。但亞利桑那州所能提供的其他東西——充足的土地、對商業友善的地方政府，以及源源不絕的人才管道——卻不是那麼容易找到，或能從含水層中抽出來的。」

半導體產業高達60%的毛利率，為其帶來了巨大的財務彈性。這些利潤讓公司有能力投資最先進的水回收廠、建造專用的水利基礎設施，並採用各種節水技術。從這個角度看，水資源的成本，早已被計入整體戰略佈局的考量之中。

最終，這個沙漠中的晶圓廠，或許不僅是人類挑戰極限的象徵，更是對一個更深層問題的提問：在追求技術極限的同時，我們願意投入多少智慧和資源，來應對它所帶來的資源挑戰？