El volumen requerido puede ser enorme. En los EE. UU., las fábricas de chips usan mucha menos agua que las industrias agrícola y de generación de energía, y los semiconductores no han provocado tensiones políticas sobre los recursos hídricos a escala nacional, dice Chris Miller, profesor de historia en la Universidad de Tufts en Massachusetts y autor del reciente libro Guerra de fichas. Aún así, las restricciones han sido una preocupación en Taiwán, la casa de TSMC, donde las sequías han enfrentado a los agricultores locales, que vieron cortados sus sistemas de riego, contra el fabricante de chips.
No sirve cualquier agua. Así como el aire dentro de una fábrica de chips debe estar tan libre de polvo que las personas deben usar overoles que los envuelvan por completo, la industria de los semiconductores usa una categoría especial de agua «ultrapura» para limpiar las obleas de silicio durante todo el proceso de fabricación. Si bien el agua potable estándar puede tener una pureza de 100 a 800 microsiemens por centímetro, una medida de conductividad eléctrica utilizada como indicador de contaminación, el agua ultrapura tiene menos de 0,055 microsiemens por centímetro, según Gradiant, una empresa nueva de reciclaje de agua con sede en Boston. que funciona con los fabricantes de chips. El agua ultrapura debe tener una conductividad extremadamente baja, lo que se correlaciona con solo una pequeña cantidad de iones problemáticos o átomos cargados.
«Si desea tener el mayor rendimiento posible del material, muy a menudo tiene que ir a la pureza extrema», dice la profesora de ingeniería eléctrica e informática de Cornell, Grace Xing, quien también dirige un nuevo centro de investigación de semiconductores entre universidades llamado SUPREME. «Esa es una de las razones por las que la industria de los semiconductores requiere mucha agua».
La producción de agua ultrapura es un proceso de varios pasos que elimina una variedad de contaminantes, incluidos microbios y otras criaturas microscópicas que puede encontrar en los océanos y lagos, así como partículas más pequeñas, incluso iones de sal. Una técnica utilizada es la ósmosis inversa, también utilizada en plantas desalinizadoras, que consiste en empujar el agua a través de una membrana con poros lo suficientemente pequeños como para filtrar las sales. (Las fábricas de chips también usan agua menos pura, similar a la que fluye de los grifos domésticos, para enfriar los equipos de fabricación).
Dado el papel crucial del agua en la fabricación de chips, la recuperación y reutilización de aguas residuales se ha convertido en una prioridad para la industria. Cuanto más se pueda reutilizar dentro de una fábrica, menor será la necesidad de aprovechar el suministro de agua local. En este momento, la proporción de aguas residuales que se pueden reciclar varía entre empresas y fábricas, según los procesos de fabricación en uso y la inversión en tratamiento de agua. Aún así, todos enfrentan el mismo problema básico: a medida que se limpian las obleas, el agua ultrapura se contamina y requiere una limpieza a fondo antes de que pueda ser reutilizada por una fábrica o descargada en un sistema público de tratamiento de aguas residuales.
Limpiar el agua sucia es un proceso complicado porque se pueden encontrar innumerables contaminantes en las aguas residuales fabulosas. La litografía y el grabado pueden producir aguas residuales ácidas e incluso pueden contaminarlas con ácido fluorhídrico potente. Las partículas de silicio suspendidas pueden aparecer cuando las obleas se diluyen, mientras que el uso de solventes, incluido el alcohol isopropílico, puede dejar residuos de carbono orgánico.
La industria ha desarrollado formas de separar los diferentes componentes de esas aguas residuales, de forma similar a como la población en general clasifica el reciclaje, dice Prakash Govindan, cofundador y director de operaciones de Gradiant. “La industria de los semiconductores en realidad está muy avanzada cuando se trata de tratar las aguas residuales”, dice. “Las empresas avanzadas, las multinacionales estadounidenses con las que trabajamos, pero también las empresas coreanas y taiwanesas con las que trabajamos, todas segregan sus aguas residuales en más de 10 tipos, como mínimo, y algunas de ellas en 15 o 16”.