沙漠怎養活護國神山？揭密台積電最強再生水技術打造「晶片之水」

半導體產業的全球擴張不只比良率、產能與先進製程，更是一場關於自然資源管理的挑戰。晶圓製造被公認是一項極度消耗水資源的產業，包括使用大量超純水（Ultra Pure Water）清洗晶圓、化學製程到冷卻系統，都需要水，因此資源的穩定供應直接影響晶片的良率以及產能的運轉。 

根據科技民主與社會研究中心（DSET） 與環境權利保障基金會（ERF） 2025年的分析報告，製造一片12吋晶圓約需耗費2,000至4,000公升的水 。隨著先進製程技術的推進，製造過程的清洗次數隨之增加，使得用水量大幅上升，台積電先進製程工廠的每日總用水量可達10至15萬公噸(2600多萬加侖至3900多萬加侖)，相當於一個中型城市的每日用水規模 。

在水質方面，晶圓廠的整體水資源運用中約有76%是直接用於製程 。為防止微小顆粒或離子污染晶片，這些製程用水必須是「比自來水乾淨兩千倍」的超純水 ；其餘的水則作為次級用水，用於支援冷卻塔、廢氣洗滌及空氣清淨設備等廠務系統 。 然而，全球晶圓代工龍頭台積電卻選擇在充滿炎熱與乾燥意象的亞利桑那州，興建先進製程晶圓廠，要如何在沙漠中穩定生產，又不加重當地水資源壓力，成為最關鍵的永續考題。

台積電水資源管理三階段  從廠內循環走向水資源正效益 

台積電的解方，是把水資源管理從「節水」推進到「再生水循環」，並朝近零廢水排放邁進。「水資源管理一直是我們公司永續發展的重要政策之一，」台積電綠色製造部副處長曾惠馨受訪時指出，台積電的水資源管理可分為三個階段。

第一階段廠內水循環： 早期重點在於將每一滴水發揮極致，目前已達到「一滴水用 3.5 次」的內部循環效率 。
第二階段開發替代水源： 積極導入工業再生水與市政再生水，降低對自來水的依賴 。
第三階段水資源正效益（Water Positive）： 是最高永續目標，意即從環境中取得的水，最終能返還更多的水給環境，讓台積電所在的環境「因為台積電的存在而更好」。

沙漠晶圓廠怎麼用水？ 台積電AZ廠興建再生水廠  降低市政用水需求量

台積電亞利桑那州晶圓廠正在興建一座占地15英畝(約 1.8萬坪)的工業再生水廠(Industrial Water Reclamation Plant, IWRP)，預計2028年啟動運轉，可支援三座晶圓廠(P1、P2、P3)。台積電規畫透過物理、化學與生物處理等先進再生水流程，淨化民生污水或工業廢水，回收廠區內每一滴可再利用的廢水，目標是達到90%以上水回收率。


從數據來看，當亞利桑那Fab 21三座晶圓廠全面運轉時，總用水需求預計每日將超過 1,500 萬加侖 。這座再生水廠完工後，將能大幅減輕當地的供水壓力，使市政用水的日需求量驟降至原本的25% 。即使在目前僅有第一座晶圓廠投入量產的階段（每日用水約475萬加侖），台積電也已達成65%的水回收率，將回收水再利用於冷卻及不需要超純水的製程中 。 

為何台積電選擇在自家廠區內自建再生水廠，而非依賴市政系統？大鳳凰城經濟發展委員會（GPEC）總裁克莉絲汀·麥凱（Christine Mackay） 認為有兩原因，一項是距離成本，把水運出晶圓廠區外處理再送回來，費時又增加成本。第二是半導體產業用水量多，「與其將所有廢水送到市政水廠處理，將其留在廠區內就地處理，能大幅提升水資源的利用效率。」麥凱指出，這絕對是公私協力（Public-Private Partnership）的完美典範 。


從專家的技術視角來看，這也是半導體產業優化成本的契機。亞利桑那州立大學全球水資源技術中心主任韋斯特霍夫(Paul Westerhoff)教授指出，亞利桑那部分水源鹽分較高，半導體製造需要去除水中的鹽分來製造超純水，「如果我們在晶圓廠末端設置脫鹽處理，這些水已經是無鹽的了。我們只需識別並提取出少數幾種化合物，這實際上會降低製造超純水的成本。」

鳳凰城水從哪來？沙漠城市不是只靠科羅拉多河 

亞利桑那給人的印象是一片乾燥的沙漠，碰上極需要水的晶片製造業，挑戰更直接：水從哪來？GPEC總裁麥凱很有自信的表示，她30年前工作時就被問這問題，到現在她的回答沒有變，「這似乎有違直覺，我們住在沙漠裡，卻擁有充足的水源供應。」

她解釋其實大鳳凰城並不只依靠科羅拉多河(Colorado river)，而是擁有五種不同水源，包括科羅拉多河、鹽河(Salt river)、維德河(Verde river)、地表水與地下水；當地只使用約2%的地下水，且會把使用過的水處理、淨化至飲用標準，再注回地下水層。「我們腳下大約儲存了10年份的備用水，以便在真正乾旱時期抽取使用。」麥凱表示。


更關鍵的是制度。亞利桑那州在1980年實施《地下水管理法》，要求城市發展不能超過水資源供應能力。麥凱指出，新企業進駐必須取得許可，並獲得「100年確保供水證明」，代表未來100年的水源供應受到保障。「我們絕對不會像其他地區那樣過度開發。」

非全盤複製台灣 台積電海外水資源規劃得「因地制宜」

台積電為達到2030年全球水資源正效益達成率65%以上的目標，採取「因地制宜」策略，聆聽晶圓廠周邊社區民眾與環境的需求。曾惠馨強調，海外擴廠不能把台灣經驗原封不動搬到當地，要根據需求做調整。「我們會去傾聽當地民眾的聲音，還有當地的用水需求跟標準，來規劃最適合的用水水源。」

以亞利桑那為例，她指出，當地原本供水方式是開放式渠道，水在運送過程中會因蒸發而減少。「我們現在跟政府合作的方式，就是把供水的渠道改成密閉式的，來減少水分的逸散。」而在日本熊本廠區，針對依賴地下水的阿蘇火山地區，台積電則是鼓勵農民在冬季休耕期持續種植水稻，藉此增加地下水補注，並由公司收購這些稻米供廠區員工食用，達成與社區共榮。 

不只拚先進製程技術  台積電強大競爭力：將水資源最大化 

半導體業的全球競爭，過去常被簡化成製程節點、產能、補助與地緣政治。但在氣候變遷與乾旱風險下，水成為另一種核心競爭力。誰能證明自己不只是「把水用掉」，而是能把水留在系統裡、反覆使用，誰就能在晶片產業達成永續目標。




對台積電而言，亞利桑那是先進製造海外落地的試煉場，也是展現水資源規劃管理能力的舞台。從南科再生水廠到亞利桑那，台積電把台灣累積的再生水應用與水資源管理經驗，轉化為適應不同地理環境的全球策略，更向全球跨國企業示範如何將嚴峻的自然資源挑戰，轉化為推動技術創新與環境共好的強大動力。