Aus Abfall wird Solarenergie - IBM entwickelt innovativen Recyclingprozess
Rund drei Millionen verbrauchte Siliziumwaferscheiben pro Jahr erhalten neue Verwertung / Neue Materialquelle für Solarzellenhersteller
Stuttgart/Burlinton USA, 30.10.2007: IBM hat einen neuen innovativen Recyclingprozess für Halbleiterwaferscheiben vorgestellt, der in der firmeneigenen Produktionsstätte in Burlington, USA, entwickelt wurde. Das Verfahren nutzt eine spezielle Technik zur Oberflächenstrukturentfernung, die es ermöglicht, verbrauchte Halbleiterscheiben zur Herstellung siliziumbasierter Solarzellen zu verwenden. Halbleiterwaferscheiben sind dünne Siliziumplatten, die mit aufgedruckter Struktur als Grundlage für Halbleiterchips in Computern, Mobiltelefonen, Videospielen und weiterer Verbraucherelektronik eingesetzt werden. Das neue Verfahren wurde bereits mit dem "2007 Most Valuable Pollution Prevention Award" des US-NPPR (National Pollution Prevention Roundtable) ausgezeichnet.
Durch den neuen Recyclingprozess kann IBM Strukturen effektiver als bisher von der Waferoberfläche entfernen und die bereinigten Wafer entweder in der internen Fertigungskalibrierung als so genannte "Kontroll-Wafer" einsetzen oder der Solarzellenindustrie anbieten, die eine enorme Nachfrage an Siliziummaterial für Photovoltaikzellen in Sonnenkollektoren bedienen muss. IBM plant, weitere Informationen zu diesem Verfahren an die Halbleiterindustrie weiterzugeben. Der Recyclingprozess wird aktuell in der Anlage in Burlington, Vermont, USA, eingesetzt und gerade in East Fishkill, USA, in einer IBM Halbleiterfarbrik implementiert.
"Der Mangel an Silizium stellt eine der größten Herausforderungen an die Solarindustrie dar und bedroht ihr rasantes Wachstum", sagt Charles Bai, Chief Financial Officer von ReneSola, eines der am schnellsten wachsenden Solarenergieunternehmen Chinas. "Aus diesem Grund haben wir uns für den Einsatz von gebrauchtem Siliziummaterial aus der Halbleiterindustrie entschlossen, um den Bedarf an Rohstoffen für die Fertigung unserer Sonnenkollektoren decken zu können."
IBM und die anderen Branchenunternehmen nutzen Siliziumwafer sowohl als Basis für die Herstellung mikroelektronischer Produkte von Mobiltelefonen und Computern über Verbraucherelektronik und zur Überwachung der zahlreichen Produktionsschritte im Fertigungsprozess. Nach Angaben der Halbleiterindustrie werden pro Tag branchenweit 250.000 Waferscheiben verwendet. IBM schätzt, dass bis zu 3,3 Prozent dieser Scheiben Ausschuss werden. Im Laufe eines Jahres ergeben sich knapp drei Millionen aussortierte Scheiben. * Da die Scheiben auf ihrer Oberfläche Intellectual Property tragen, kann ein Großteil davon nicht an firmenfremde Händler weitergegeben werden. Sie werden zerkleinert und in einer Deponie entsorgt oder eingeschmolzen und erneut verkauft
Der neue Recyclingprozess wandelt aussortierte Produktscheiben in Kontroll-Wafer um und spart insgesamt 90 Prozent an Energie, da IBM nicht mehr die übliche Menge an neuen Scheiben kaufen muss, um die Fertigungsnachfrage zu bedienen. Sobald die Überwachungsscheiben dann ihre maximale Lebensdauer erreicht haben, werden sie an die Solarindustrie verkauft. Je nachdem wie die einzelnen Solarzellenhersteller die aussortierten Scheiben verwenden, können zwischen 30 und 90 Prozent der Energie im Vergleich zu neuem Siliziummaterial gespart werden. Die geschätzten Energieeinsparungen führen zu einer ganzheitlichen Verringerung des CO²-Footprints in der Halbleiter- und der Solarindustrie (die gesamte Menge an Kohlendioxid [CO²] und anderen Treibhausgasen, die während eines vollständigen Produktlebenszyklusses entstehen, und zwar sowohl in der Halbleiter- wie in der Solarindustrie).
Das Programm hat zu einer Reduzierung der Kosten für Kontroll-Wafer geführt und die Effizienz des Wafer-Recyclingprogramms von IBM erhöht. Am IBM Standort in Burlington, USA, konnten 2006 mehr als eine halbe Millionen US-Dollar eingespart werden. Die Prognose für 2007 beläuft sich auf knapp 1,5 Millionen US-Dollar und die einmaligen Einsparungen für wiederverwertete Lagerbestände an Scheiben werden mit mehr als 1,5 Millionen US-Dollar beziffert. Der Standort in Burlington, USA, ist Arbeitsplatz für 5.600 Angestellte und beherbergt auf rund 300 Hektar 20 größere Gebäude. Der Schwerpunkt liegt auf den Bereichen Entwicklung, Produktion und dem Test der Halbleiter.
Die NPPR (National Pollution Prevention Roundtable) hat auch die Wasseraufbereitung und die Energiemanagementprogramme von Burlington positiv erwähnt. Als größte Mitgliedervereinigung der Vereinigten Staaten mit dem großen Ziel Umweltschutz agiert die NPPR als Sprachrohr der Polution Prevention-Gemeinschaft.
Die Regierung der USA hat IBM für 40 Jahre Innovationsarbeit im Halbleiterbereich mit der National Medal of Technology, der höchsten technischen US-Auszeichnung, geehrt.
Weitere Informationen in der original US-Presseinformation anbei! Fotomaterial auf Anfrage verfügbar!
IBM Pioneers Process to Turn Waste into Solar Energy
Helps reduce and repurpose estimated three million discarded silicon wafers yearly / Provides new supply to constrained solar energy manufacturers
Burlington, VT - 30 Oct 2007: IBM today announced an innovative new semiconductor wafer reclamation process pioneered at its Burlington, Vermont manufacturing facility. The new process uses a specialized pattern removal technique to repurpose scrap semiconductor wafers -- thin discs of silicon material used to imprint patterns that make finished semiconductor chips for computers, mobile phones, video games, and other consumer electronics -- to a form used to manufacture silicon-based solar panels. The new process was recently awarded the “2007 Most Valuable Pollution Prevention Award” from The National Pollution Prevention Roundtable (NPPR).
 Shortage of silicon constains growth of solar panel industry: IBM has developed a process for repurposing scrap silicon wafers from its chip manufacturing operations for use in energy-producing solar panels. In this photo Michelle Bolz, an IBM manufacturing engineer, holds a solar panel above a crate of scrap silicon wafers ready to be recycled. IBM intends to provide details of the new process to the broader semiconductor manufacturing industry.
Through this new reclamation process IBM is now able to more efficiently remove the intellectual property from the wafer surface, making these wafers available either for reuse in internal manufacturing calibration as "monitor wafers" or for sale to the solar cell industry, which must meet a growing demand for the same silicon material to produce photovoltaic cells for solar panels. IBM intends to provide details of the new process to the broader semiconductor manufacturing industry. It is currently in use the Burlington, VT facility and in the process of being implemented at IBM's East Fishkill, NY, semiconductor fabrication plant.
"One of the challenges facing the solar industry is a severe shortage of silicon, which threatens to stall its rapid growth,” said Charles Bai, chief financial officer of ReneSola, one of China's fastest growing solar energy companies. "This is why we have turned to reclaimed silicon materials sourced primarily from the semiconductor industry to supply the raw material our company needs to manufacture solar panels."
IBM and others in the industry use silicon wafers both as the starting material for manufacturing microelectronic products -- from cell phones to computers to consumer electronics -- and to monitor and control the myriad of steps in the manufacturing process. According to the Semiconductor Industry Association, worldwide 250,000 wafers are started per day across the industry. IBM estimates that up to 3.3% of these started wafers are scrapped. In the course of the year, this amounts to approximately three million discarded wafers.1 Because the wafers contain intellectual property, most can not be sent to outside vendors to reclaim so are crushed and sent to landfills, or melted down and resold.
"IBM’s commitment to environmental conservation spans its business, from the re-purposing of materials used in semiconductor manufacturing to enabling customers to manage, measure, and run the most power efficient datacenters on the planet," said Mike Cadigan, general manager, IBM Semiconductor Solutions. "The engineering ingenuity that IBM has demonstrated in pioneering the wafer-to-solar panel program has generated countless other conservation initiatives in our manufacturing operations."
The new wafer reclamation process produces monitor wafers from scrap product wafers - generating an overall energy savings of up to 90% because repurposing scrap means that IBM no longer has to procure the usual volume of net new wafers to meet manufacturing needs. When monitors wafers reach end of life they are sold to the solar industry. Depending on how a specific solar cell manufacturer chooses to process a batch of reclaimed wafers - they could save between 30 - 90% of the energy that they would have needed if they'd used a new silicon material source. These estimated energy savings translate into an overall reduction of the carbon footprint -- the measure of the total amount of carbon dioxide (CO2) and other greenhouse gases emitted over the full life cycle of a product or service -- for both the Semiconductor and Solar industries.
The program resulted in reduced spending on monitor wafers and increased efficiency in IBM’s wafer reclaim program. For the IBM Burlington site, the annual savings in 2006 were more than half-a-million dollars. The projected ongoing annual savings for 2007 is nearly $1.5 million and the one-time savings for reclaiming stockpiled wafers is estimated to be more than $1.5 million. Located ten miles from Burlington in Essex Junction, Vermont, the campus employs some 5,600 people on 750 acres in more than 20 major buildings – with a primary focus on the development, manufacture and testing of semiconductors.
The NPPR also recognized Burlington's water conservation and energy management programs with an honorable mention. As the largest membership organization in the United States devoted solely to Pollution Prevention (P2), the NPPR acts as a window on the P2 community.
IBM innovations in microelectronics and the company's groundbreaking system-on-a- chip designs have transformed the world of semiconductors. IBM breakthroughs include High-k, which enhances the transistor’s function while allowing it to be shrunk beyond today's limits, dual-core and multi-core microprocessors, copper on-chip wiring, silicon-on-insulator and silicon germanium transistors, strained silicon, and eFUSE, a technology that enables computer chips to automatically respond to changing conditions. The White House has awarded IBM the National Medal of Technology, the nation's highest technical honor, for 40 years of innovation in semiconductors.
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