PFAS因其独特的耐久性、耐腐蚀性和热稳定性等特性而成为半导体制造工艺不可或缺的一部分。然而，由于PFAS在环境中具有持久性，并且具有潜在健康风险，人们开始呼吁限制其在半导体行业的使用，这就提出了一个关键问题——PFAS在半导体领域的使用是否应该受到限制？

近年来，PFAS已成为半导体制造工艺不可或缺的一部分，它们具有高耐久性、热稳定性、耐腐蚀性、非粘附性和低介电常数，可用于制造先进计算芯片所需的极其复杂的工艺。

“半导体产业”与“绿色工业”真的完全不互斥吗？

今年，欧洲化学管理署(ECHA)了公开了针对全氟和PFAS的限制草案。该限制提案的PFAS定义为至少含有一个全氟化甲基(CF3-)或亚甲基(-CF2-)碳原子(不含任何H/Cl/Br/I)的任何含氟化学物质（少数结构除外）。限制的主要原因是PFASs在环境中具有非常持久性，假如不加以限制，会对人体健康和环境产生负面影响。预计这一定义将涵盖超过10000种氟化物，将对氟化工行业及下游应用产业产生深远的影响。该草案的当前版本将成为欧洲最大的化学品禁令之一，将逐步淘汰数万种被称为PFAS的化学品，这些化学品用于生产半导体、电池、飞机和汽车。

1、什么是PFAS？对人体有哪些影响？

全氟和多氟烷基物质 (PFAS) 是一种庞大的化学物质群体，其化学结构相似，由碳和氟原子组成。有超过4,000种不同的PFAS化合物，由PFAS具有独特的物理特性，例如：防水、防油脂、减少摩擦力、高热稳定性和化学稳定性，这使它们适用于广泛的不同应用。PFAS被用于众多产品和工艺，例如：耐热不粘涂层、食品包装、化妆品等等。

PFAS无法通过光降解、热降解、生物降解或其他化学手段分解，也无法在生物体内被代谢，具有很强的持久性及生物蓄积性，因此它也被称为“永远的化学品”。

暴露于PFAS已被发现与一系列潜在的健康影响有关，包括发育和生殖问题、免疫系统功能障碍、肝脏和肾脏损伤以及某些类型癌症的患病风险增加。由于PFAS在环境和人体中具有很强的持久性，因此即使长时间暴露于低浓度的PFAS也可能会有害。

2、PFAS在半导体制造中有什么优势？

PFAS在半导体制造中起着至关重要的作用，特别是在光刻方面。在光刻过程中，硅晶圆上的PFAS增强型光刻胶可提高紫外光照射期间的附着力、耐久性和对恶劣条件的抵抗力，从而保护暴露区域在蚀刻或沉积过程中进行选择性改性。

除了光刻过程，PFAS在半导体元件生产中也具有巨大优势。它们用于制造低介电常数电介质，可降低导电线路之间的电容，从而加快处理速度并降低功耗。PFAS还增强了封装材料的热稳定性和防潮性，有助于提高半导体器件的整体效率和可靠性。

在蚀刻过程中，PFAS可提高均匀性和过程控制，确保可靠地创建复杂的电路图案。此外，PFAS在真空泵中用作惰性润滑剂，可防止整个制造过程中使用的管道、容器等设备发生腐蚀。

总体而言，PFAS能满足人们对精度、效率、规模和性能的相关要求，目前没有替代品可以在这些方面与PFAS相匹配。

3、半导体行业强烈反对将PFAS全面限制纳入制造用途

半导体行业强烈反对将PFAS全面限制纳入制造用途的动议。他们认为，芯片制造过程中使用和排放的直接PFAS量非常小，从而降低了生态或健康暴露风险。

此外，全球半导体行业协会SEMI声称：“如果所有PFAS低容量豁免（LVE）物质都从商业中消除，这将导致所有美国国内半导体制造业务完全关闭，这将破坏依赖高性能计算的数字化和清洁能源计划。

该部门承诺通过避免非必要应用、改进减排技术和支持开发安全替代品来负责任地使用。例如，鉴于使用长链PFAS对环境的担忧，该行业淘汰了全氟辛烷磺酸（PFOS），并致力于到2025年消除全氟辛酸（PFOA）。

同时，该行业多年来一直致力于通过涉及工艺优化、替代气体和替代材料的各种策略来减少氟化温室气体排放，每种策略都需要广泛的研究和开发工作。

然而，行业专家坚持认为，没有豁免的、近乎全面的PFAS限制将危及创新和生产力，因为替代品无法很快资格，从而取代许多关键的制造化学品。

4、近年欧洲芯片发展

欧盟于去年11月23日刚就投入超过430亿欧元发展芯片行业、扶持欧洲本土芯片供应链、减少对美国和亚洲制造商的依赖这件事达成了一致。此前，欧洲在半导体制造方面处于逐步落后的阶段：从2000年占全球产能的24%下降到今天的8%。欧洲半导体制造业主要关注成熟的微芯片技术，在先进制程方面存在感有限。由于全球范围内，唯一拥有先进制程芯片工厂的地方都在东亚，欧洲工业确实存在依赖亚洲芯片制造商的情况。

欧洲的优势：

具备一流研发机构和优秀大学，拥有部分先进的半导体技术；欧洲在运营大型芯片制造厂所需的材料和设备方面处于领先状态，欧洲公司在供应链中发挥着重要作用。

欧洲的劣势：

欧洲在全球半导体市场份额不到10%，并且严重依赖第三国供应商，供应链严重中断，工业领域（汽车或医疗）的芯片储备可能会在几周内耗尽，损失非常大。

欧盟在半导体研究、开发和创新的不同计划和行动框架内与工业界合作，加强对在半导体和量子技术领域具有市场创造创新潜力的初创企业和中小企业的支持，帮助他们成熟创新并吸引投资者。欧盟计划允许通过欧洲共同利益项目IPCEI对微电子和通信技术进行公共联合融资； 启动处理器和半导体行业联盟，汇集公司、成员国代表、学术界、用户以及研究和技术组织。

从理论上或者说理想状态下来看，芯片生产、试点和初创企业都即将得到欧盟政策支持，从芯片设计到制造再到封装测试。制造是重点，紧接着就是要加强下一代处理器和半导体技术的研发能力（尖端制造瞄准5nm工艺，逐步向2nm技术节点迈进）。

矛盾

根据欧洲化学品管理局最新发布的提案，欧盟将在很大程度上禁止生产和使用PFAS，若该禁令成真，将打击多项经济活动，并迫使企业为其产品和生产流程寻找替代品，同时该禁令还将扩大到向欧盟出口含有PFAS的产品。

PFAS的用途广泛，在电子设备、风力涡轮机、太阳能电池板、化妆品、医疗设备、工业设备和炊具上都见得到其身影，且对芯片制造而言至关重要，消息传出后，欧洲各大芯片供应商示警，若实施禁令，将对该产业造成极大干扰。Chemours是高端含氟聚合物的领先供应商，它警告说，这些化学品对于半导体制造以及广泛的其他行业“绝对至关重要”。

研究人员正在半导体行业中寻找PFAS的可行替代品，但寻找具有可比性能和可靠性的替代品是一项极具高难度的挑战。

光刻中PFAS的一种潜在替代品是基于金属氧化物的材料，例如氧化锆或氧化钛。它们具有与基于PFAS的材料相当的附着力和耐化学性，同时更加环保。一些研究人员还开发了基于羟基苯乙烯（一种不含氟原子的聚合物）的光刻胶。但需要进一步开发以优化其性能并使其在工业中使用。