回收半导体的可行性「芯片回收」

回收半导体的可行性「芯片回收」在英特尔处理器中回收半导体的可行性

半导体

  • Intel i7 处理器芯片的面积为 263 mm 2[6]用于制造芯片的晶圆大约有 1 毫米厚。[7]假设硅的密度为 2.65 g/cm 3,一个体积为 263 mm 3 (.263cm 3 ) 的处理器芯片将具有大约 0.697g 的高纯度硅。据估计,大约 80% 的 PC 都装有英特尔处理器。[8]如果 2010 年售出 83,800,000 台计算机,那么大约有 67,040,000 台装有英特尔处理器,乘以一个处理器中的硅片数量可以非常粗略地估计一年内投入处理器的硅片数量。结果表明,每年大约需要 46,700 公斤硅。
  • 考虑到电子行业每年生产的硅量(数千公吨),这个数量似乎很低。但是,没有销售多少单位的市场数据。所有可用数据都与从处理器获得的收入有关。由于没有关于已售单位的可用信息,因此可能无法确切知道市场上有多少可用的硅。尽管如此,实际价值似乎仍高于所述估计值。

收集丢失的半导体材料的方法

  • 半导体行业协会表示,全球每天大约有 250,000 片硅晶圆被启动,IBM 估计约有 3.3% 的晶圆被报废。通过在 Burlington 工厂[9]回收那些报废的晶片作为监控晶片,IBM 在 2006 年节省了超过 500,000 美元,预计 2007 年将节省 150 万美元,以后每年都会节省更多。IBM 没有透露出售二手晶圆能赚多少钱。通过使用回收硅,太阳能电池制造商可以节省 30% 到 90% 的能源,它们通常用于制造太阳能电池,从而降低其产品的碳足迹。[10] 然而,英特尔没有明显的半导体回收计划,也没有关于半导体目前如何回收的真实信息,因为这些工艺很可能受专利保护。

可行性编辑编辑源

    • 我们决定使用选项 A(是)消费后回收。
    • 我们可以将基于消费后半导体的处理器用于其他半导体,特别是用于光伏电池。随着从处理器中提取半导体(特别是硅),外来污染物将不可避免地渗透到纯硅中。因为光伏电池不需要纯硅才能正常工作,所以回收的硅将在太阳能电池中发挥作用。已经在世界范围内收集了许多不同组件/元素的计算机组件,例如金或铂,使这些半导体的收集变得可行回收半导体的可行性「芯片回收」

收集方法

例如,2011 年,IBM 在全球的 PELM 业务处理了超过 37,950 公吨报废产品,约占处理回收总量的 97.6%。[12]由于我们在此项目中仅关注英特尔处理器,因此我们将使用 46,700 公斤(2010 年处理器中的硅总重量)的 97.6% 的估计值来估算回收的硅量。这使我们估计每年可以从这些处理器中节省总共 45,579.2 公斤的硅。我们计划通过向消费者提供免费回收来收集处理器。通过与英特尔合作,客户会将他们的处理器发送给英特尔。作为第三方,我们将购买或让英特尔捐赠他们的废晶圆和消费者通过邮件发送给我们的计划的 CPU。通过与英特尔合作,我们相信我们将获得一年内生产的处理器总数的 90% 左右。如果估计每年生产 67,040,000 个英特尔 CPU 60,336,000 将退还给我们公司。乘以平均 CPU 中的硅量 (0.697 克),那么我们每年可以回收大约 42054 公斤纯硅。我们还将在英特尔旁边建造我们的工厂,以便可以忽略工厂之间的运输

污染物

  • 加工商的典型腐蚀性废物包括:硫酸、氢氟酸、磷酸、硝酸、氢氧化铵和过氧化氢。这些酸用于蚀刻、剥离和清洁晶片。四甲基氢氧化铵用作正性光阻显影剂。[13]
  • 电子设备制造对极高纯度的要求需要额外的纯化步骤才能生产电子级硅 (EGS)。为了使纯度水平适合随后的晶体生长和器件制造,EGS 的碳和氧杂质水平必须低于百万分之几 (ppm),金属杂质的水平必须在十亿分之一 (ppb) 或更低(见下表)。除了纯度外,生产成本和规格必须满足行业需求。[14]然而,因为我们不打算在电子产品中回收我们的硅晶片,但在太阳能电池板中,我们可以更自由地处理硅中的污染物。回收半导体的可行性「芯片回收」

纯化方法

  • 已经存在从电子工业中回收晶片的方法。沉积了所有电子元件的晶圆可以清洁、抛光和重复使用。[需要验证]此过程还可用于清洁与未切割晶圆具有相同表面特性的现有处理器芯片。
  • 处理器芯片经过化学处理以去除杂质。
  1. 首先,它们在硫酸和过氧化氢的混合物中处理。
  2. 接下来是在氢氟酸中蚀刻,然后使用氢氧化铵或氢氧化钾进行碱性蚀刻。
  3. 然后对芯片进行研磨和抛光以去除剩余的表面特征。
  4. 最后,在两阶段清洁过程中去除残留颗粒。第一步使用水、过氧化氢和氢氧化铵的混合物,第二步使用水、过氧化氢和盐酸。这个过程会产生干净、纯硅,厚度略有减少。[16]厚度损失高达 10 微米或约 1.5% 的硅。[17]
  • 一旦硅清除杂质,就可以将其熔化并浇铸成多晶硅锭,然后切成方形锭用于太阳能电池[18]
  • 总体而言,损失的硅非常少。在清洁过程中损失了大约 1.5%。即使保守地假设清洁过程中的厚度损失是三倍,也只有 4.5% 的硅损失。锯切也可能造成严重的切口损失。一位消息人士估计,在晶圆生产过程中会造成 35% 的切口损失[19],但晶圆切割产生的灰尘可以回收回熔体以用于新锭。很可能至少 95% 的硅可以从这个过程中回收。

 

原创文章,作者:平泽回收,如若转载,请注明出处:http://www.njzszy.com/15503.html

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