À l'heure où la pénurie de puces semble interminable, la demande de semi-conducteurs est de plus en plus forte. Les usines de fabrication de puces du monde entier s'efforcent de répondre aux nombreux besoins de la planète en matière de microélectronique. Or, les usines de fabrication de puces ont besoin de beaucoup d'eau pour fonctionner.

Selon certaines estimations, une grande usine de fabrication de puces peut utiliser jusqu'à 10 millions de gallons d'eau par jour, ce qui équivaut à la consommation d'eau d'environ 300 000 ménages.

Si les entreprises de semi-conducteurs savent depuis longtemps que l'accès à l'eau est un élément clé de leur activité, cette prise de conscience s'est accentuée au cours de la dernière décennie. En 2015, une sécheresse à Taïwan (où se trouvent 11 des 14 plus grandes usines du monde) a conduit Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. à ouvrir ses usines à l'inspection pour démontrer ses efforts en matière de conservation de l'eau. Toujours en 2015, Intel a fait savoir qu'elle avait réduit sa consommation d'eau de plus de 40 % par rapport aux niveaux de 2010, en réponse aux conditions arides qui règnent sur les sites où se trouvent ses usines.

Depuis, le recyclage de l'eau dans les usines de semi-conducteurs n'a cessé d'augmenter, selon Prakash Govindan, directeur des opérations chez Gradiant, une société qui propose des technologies de recyclage de l'eau de bout en bout à toute une série d'industries, y compris les semi-conducteurs.

"Le traitement conventionnel des eaux usées dans les usines de semi-conducteurs a permis de recycler entre 40 et 70 % de l'eau utilisée dans leurs processus", explique M. Govindan. "Certains fabricants ne recyclent encore que 40 % de l'eau qu'ils utilisent.

Cependant, au cours des deux dernières années, Gradiant a travaillé avec des usines de semi-conducteurs, améliorant leur réutilisation de l'eau de manière à ce qu'elles puissent recycler 98 % de l'eau qu'elles utilisent. Ainsi, au lieu de faire venir 10 millions de gallons d'eau douce par jour de l'extérieur, ces nouvelles technologies de recyclage signifient qu'ils n'ont besoin de tirer que 200 000 gallons d'eau de l'extérieur de l'usine pour fonctionner.

La technologie développée par Gradiant est basée sur l'osmose inverse à contre-courant (CFRO), qui est une adaptation d'une technique d'osmose inverse bien établie. Les flux à contre-courant permettent à la technologie de pousser la récupération de l'eau à des niveaux beaucoup plus élevés que ne le permettaient les techniques d'osmose inverse préexistantes.

Alors que les techniques d'osmose inverse dépendent d'une pression élevée qui demande généralement beaucoup d'énergie, Gradiant a développé une technique d'équilibrage thermodynamique qui minimise la force motrice à travers la membrane filtrante, réduisant ainsi la consommation d'énergie pour une quantité donnée d'eau traitée.

Le problème de la pénurie d'eau pour les fabs de Taïwan s'est encore aggravé l'année dernière en raison de nouvelles conditions de sécheresse. Cette situation a conduit les usines taïwanaises à adopter les dernières technologies de recyclage de l'eau plus rapidement que les usines situées dans d'autres zones géographiques, dans le but d'éviter toute interruption de leur production.

"Il y a trois raisons d'adopter des technologies de recyclage de l'eau plus efficaces", a déclaré M. Govindan. "Le premier est une interruption de la continuité des activités ; c'est la situation dans laquelle se sont trouvées les usines de Taïwan lorsqu'elles ont commencé à faire face à des conditions climatiques localisées qui ont été anormalement sèches. La deuxième est liée aux préoccupations en matière de développement durable, ce qui est un facteur déterminant pour les usines de Singapour et d'autres sites. Enfin, la troisième est la réduction des coûts, qui est la principale préoccupation des usines américaines à l'heure actuelle.

Selon M. Govindan, si l'interruption de la continuité des activités est manifestement le facteur le plus urgent, la durabilité et les économies de coûts conduisent en fin de compte à des problèmes de continuité des activités.

"La plupart des conseils d'administration des entreprises, sinon tous, reçoivent des rapports sur les facteurs de durabilité, a déclaré M. Govindan. "Certains fabricants de microprocesseurs ont même signé l'engagement des Nations unies en faveur d'une consommation d'eau nette zéro.

Les préoccupations de l'industrie des semi-conducteurs en matière de développement durable suivent l'évolution du secteur au cours des 20 dernières années. La taille des éléments étant devenue plus petite, le niveau de contaminants que les puces peuvent tolérer et le niveau de produits chimiques toxiques qu'elles utilisent ont changé. Ce qui était applicable il y a 20 ans à Mountain View, en Californie, lorsque Fairchild y fabriquait des puces, est complètement différent de ce que fait aujourd'hui l'usine Micron dans l'Idaho.

Si le développement durable est en passe de devenir un facteur extérieur clé pour les efforts de recyclage de l'eau, le principal facteur est presque toujours la réduction des coûts. En Arizona, par exemple, le coût de la recherche, de l'approvisionnement et de l'utilisation de l'eau douce est suffisamment élevé pour qu'une société comme Gradiant puisse faire économiser beaucoup d'argent à une entreprise simplement en recyclant l'eau qu'elle parvient à acquérir. "Notre coût de traitement est généralement inférieur au coût d'approvisionnement et d'élimination", ajoute M. Govindan.

Si les fabriques américaines ne sont pas menacées dans la continuité de leurs activités par la pénurie d'eau - bien qu'elles soient situées dans des régions arides comme l'Arizona - le changement climatique en général est un risque imminent pour la disponibilité de l'eau. Le changement climatique et la disponibilité limitée de l'eau douce affecteraient déjà 40 % de la population mondiale.

"En raison du changement climatique", note M. Govindan, "les niveaux de disponibilité de l'eau douce ont chuté dans certaines régions, et ces chiffres pourraient facilement s'accélérer par rapport aux modèles prédictifs. La pénurie d'eau pourrait être encore plus urgente que ce que nous prévoyons aujourd'hui.