第三章 積體電路產業與科學園區
第二節 水電供應無虞
全臺灣晶圓製造基地,幾乎都集中在科學園區內,除了前述的產業群聚效應,
主要原因之一是在於科學園區完善的基礎建設環境,特別是水電供應無虞。因為 晶圓製造過程複雜而精細,對水電的品質要求很高。首先,晶圓製造製造過程中,
在生產線上需要使用大量的水清洗晶圓,不過使用的不是普通自來水,而是比自 來水乾淨二千倍的去離子水(超純水)。例如一條八吋晶圓生產線,一小時需要的 淨水達十三萬公升。其次,也需要非常穩定的供電,最明顯是九二一大地震晶圓 廠最大的損失不在廠房結構損壞,而是停電迫使生產線停工。因晶圓廠對電力品 質要求極高,即使平常因電力設備故障等造成電力瞬間壓降,亦會造成產線機台 停機,影響生產造成損失。
穩定的水電供應可以說是晶圓製造的關鍵,然由於臺灣地小人稠,水電資源 不足,能源高達97%仰賴進口,在水資源部分在全球缺水國家中,名列第19名,
故穩定且充足的水電供應難度很高。如果不是政府全力支持協助,積體電路業者 很難取得穩定之水電供應。這一方面可以解釋為何晶圓製造業者幾乎集中在科學 園區之內,透過園區管理局協調相關單位穩定提供水電,同時也強化園區內相關 基礎建設以維持水電供應之穩定度。另一方面,依照過去發展經驗,隨著晶圓製 程的發展,往往需要更多的水和電,例如台積電3奈米製程在南科擴建的案子,
因為引進極紫外光(EUV)微影技術,新增用電量相當於臺灣東部用電量的總和。
這些新增的水電需求,和土地一樣,都需要政府的保證及協助。
壹、水
園區別 所轄基地 核定每日用水量
廠業者每年都會跟水車業者簽約,如遇乾旱無水時,可利用水車去其他地區載水 使用。2002年和2005年曾遇到第三階段限水(分區供水),缺水時水車早已被大 廠訂走,反而是小廠苦無水車可用,需要管理局及公會協調調度水車使用。
一、 穩定供水設施
水源的穩定供應,仰賴完善的基礎建設。前面提到臺灣雖然多雨,水來得快 也去得快,要留下水使用,水利建設就很重要。積體電路和光電業同為國內工業 用水大戶,來源穩定且品質良好的水,是產業穩定生產的關鍵。科學園區在規劃 時,用水來源、園區外輸水管線及園區內蓄水設施,都是規劃的重點,也是日後 維持園區正常營運的關鍵。科學園區在經歷近四十年的發展歷程,學習到許多寶 貴的經驗,整體供水設施的規劃和建置,可以說是和園區廠商共同完成,首先要 滿足廠商用水需求,其次也要考慮整個管理及操作成本。由於臺灣水資源調度規 劃是由經濟部水利署主管,自來水公司負責供水,園區管理局必須將廠商用水需 求與相關單位協調後,方可確保用水來源無虞。
(一) 園區用水來源規劃
為了提供產業穩定供水,園區在開發時,用水來源規劃就非常重要。以竹科 新竹園區為例,目前核定用水量為每日19萬噸,實際用水量約13-14萬噸,也是 目前單一科學園區用水最多的園區。1977年政府核定興建新竹科學工業園區,
為因應園區開發及新竹地區民生及公共給水用水成長需求,1981年12月由臺灣 省水利局開工興建寶山水庫,於1985年6月竣工,總工程費約新臺幣六億八千萬 元,供水量約每日6-7萬噸。到了1990年代,竹科用水較原需求成長數十倍,已 超過寶山水庫所負荷,經濟部水利署於水庫南方約3公里處中港溪上游支流石井 溪規劃興建寶山第二水庫,於2006年完工,興建經費達新台幣105億元,每日增 加供水量約28萬噸,詳細水資源規劃如表3-5所示。
目前全臺灣三大科學園區,所轄13個基地,用水來源見表3-5。其中竹科轄
來自於南化水庫、曾文水庫、烏山頭水庫、阿公店水庫,其中烏山頭水庫係與上 游曾文水庫串聯調節,台水公司藉由區域自來水管網相互連結曾文水庫、烏山頭 水庫及南化水庫供水系統,增加台南園區供水的可靠度。
中科轄下共有5個園區,園區用水由石岡壩(德基水庫)、鯉魚潭水庫聯合 供應,並配合水利署之相關計畫執行,以穩定大台中地區之用水需求。由於中部 屬於水源不足地區,雲彰地區高度仰賴地下水,造成該地區地層下陷嚴重。中科 在興建后里園區及二林園區時,都遭遇到水源不足的問題。例如后里園區在規劃 時,用水仰賴鯉魚潭第二淨水廠,當地農民擔心會影響農業用水。而二林園區位 於地層下陷地區,水源原本就不足,原先規劃用農業用水更是引起當地農民恐慌,
在辦理二階環評後,二林園區用水量由原規劃16萬CMD大幅調降至2萬CMD。
從中科用水規劃的轉變可以看出國家對於水源分配政策的轉變,與之前竹科及南 科用水不足的因應方式不同,政府不再耗費巨資為產業闢建水源、或是調撥農業 用水支應工業用水,而是要求園區改變產業型態,轉而發展用水量少的產業。
為因應園區產業發展所需之用水量,各管理局透過用水總量管控總用水量,
園區廠商於入區時皆須提送用水計畫書予管理局審核,廠商必須達成環評承諾之 用水回收率。另並積極輔導廠商節水,提升用水回收率,包括輔導廠商設置用水 回收系統裝備、採用省水設備、冷凝水回收再利用以及雨水收集貯留設施等,以 加強水資源回收再利用,並透過辦理節水績優表揚作業,提升廠商節水意願。從 表3-4可以看出,除了新竹園區因為廠商較早進駐園區,原廠房設備規劃較早,
以至於回收率較低,其餘回收率都高於八成,這樣的回收率也是遠高於區外的製 造業。政策環評承諾訂定積體電路及光電產業之用水回收率,製程用水回收率平 均85%以上,全廠回收率75%以上。圖3-8為台積電用水回收情形,一滴水在廠 區製程可以使用3.5次。
圖 3- 8 一滴水在台積公司運用 3.5 次的旅程
儘管如此,對於積體電路產業而言,水仍然是相當重要的生產要素,雖然業 者可以努力提高用水回收率或積極採用節水措施,但是需要大量用水的現實是不 會改變的。相形之下,園區規劃時對用水水源的妥善規劃及承諾,對於產業發展 就顯得非常重要。像用地一樣,用地不足將侷限產業的擴充,重新取得土地又曠 日廢時,影響產業擴充時程及在國際間之競爭優勢,水資源的規劃及取得也是,
當用水來源有問題時,另覓水源也是需要工程時間及經費。其次政府花費鉅資興 建水庫滿足產業用水需求,相關成本並未算入水費計收,臺灣水費之低廉在國際 間也是名列前茅,園區每年繳交水費總額不到整體營業額的0.1%,穩定又低廉 的用水成本,是臺灣發展積體電路產業的利基之一。但是長期來看,合理的水價 及用水端的積極管理,包括不同產業間水資源的合理及公平分配,恐是較開發再 生水源等議題,更能對水資源提供永續地管理。
(二) 園區內供水設施
科學園區內配水系統的重要性,就如同動物身上的血管一樣重要,是園區發 展的命脈。除了水庫等相關水源興建,園區內也提供有相關的供水設施,以保障
資料來源:台積電,2017
廠商有穩定的供水來源。這包括儲水設施在內,所以當園區外供水中斷時,園區 內廠商還可以保有3至5天用水,另外廠商在興建廠房時,也會自建儲水設施,
以確保生產用水不致中斷。有些園區地形起伏較大,園區內另建有高架水塔及加 壓站等,以確保地勢較高地區也能獲得穩定的供水。
以竹科為例,六個基地都有興建相關的儲水及配水設施。新竹園區園區一、
二期範圍陸續興建四個加壓站、三個高架水塔。東區加壓站內設20,500噸蓄水池 與2,000噸高架水塔各乙座,寶山淨水廠輸送之自來水導入蓄水池後,藉抽水機 加壓供應東區與西區用水,另於西區再設9,400噸雙層配水塔及40,000噸配水池 各乙座調節供水,水塔旁設置管中加壓設備並配合西區二期加壓站,作為調節西 區較高地區與二期安遷戶及高峰社區之民生用水。竹南園區設有兩座加壓站、自 來水配水池及高架水塔,配水池各有25,000噸及40,000噸,高架水塔各有2,000 噸之容量。另新竹園區三期興建一個加壓站及三個蓄水池,蓄水量非為40,000 噸、12,000噸及3,0002噸。
銅鑼園區因為位於山坡地,地形起伏大,設有三個加壓站,包含第一加壓站 5,000噸,第二加壓站5,000噸及中繼加壓站3,000噸。另於園區地勢較高處興建 有兩座配水池,第一高地配水池容量有20,000噸,高架水塔1,000噸,第二高地 配水池亦有20,000噸之蓄存量。龍潭園區因為是既有園區併入科學園區,既有廠 商已自設蓄水池,因此園區併入後興建一座3,000噸配水池供新進廠商使用。新 竹生醫園區建有南北配水池各乙座,可儲水為6,627噸及6,675噸。宜蘭園區則建 有加壓站一座,配水池可儲水15,000噸及1,000噸之高架水塔。
中科及南科園區,也設有配水系統,包括配水管線、高架水塔及配水池等供 水設施。而且越晚開發的園區,環評時都會被要求園區要設有三天儲水之設施,
以宜蘭園區為例,環評核定用水量4,500CMD,但配水池可以儲存到15,000噸。
雖然相關配水設施興建也墊高園區開發成本,但相對也提升對廠商穩定供水保障。
特別是極端氣候下,缺水時配水池至少可為園區儲存三天以上的用水。下大雨或
特別是極端氣候下,缺水時配水池至少可為園區儲存三天以上的用水。下大雨或