O estado da água ultrapura: Perspetivas do UltraFacility

Durante décadas, o objetivo dos sistemas de água para a microeletrónica era simples: alcançar a maior pureza possível. Esse objetivo continua a ser essencial. Mas hoje em dia, só a pureza não define o desempenho. 

À medida que a produção aumenta para cumprir o design da lança de IA e do chip se torna mais complexa, os fabricantes de semicondutores necessitam de sistemas de água ultrapura que funcionem com estabilidade. O aumento da reutilização interna, das águas de nascente variável e das margens de operação mais apertadas significa que a questão já não é simplesmente: “Quão limpa é a água?” É: “O sistema consegue fornecer esse nível de pureza de forma fiável, todos os dias, à escala de produção completa?” 

Na UltraFacility 2025, um fórum líder para infraestruturas de instalações de semicondutores, engenheiros e líderes de operações focados nesta mudança. Os sistemas de água já não são infraestruturas de instalações. A sua estabilidade e adaptabilidade afectam directamente o rendimento, o tempo de funcionamento, o controlo de custos e a capacidade de dimensionar a produção com confiança.

Perspetivas do líder em microeletrónica da Xylem 

Abaixo, Alan Knapp, Diretor sénior, Desenvolvimento de negócios – Microeletrónica na Xylem fornece as suas conclusões da UltraFacility 2025. Alan e a sua equipa ajudam os clientes de semicondutores a enfrentar os desafios da água ultrapura, da água residual e da sustentabilidade. Com mais de quatro décadas em água industrial, trabalha diretamente com fabricantes que navegam em requisitos cada vez mais complexos de pureza e reutilização. 

É um participante de longa data da UltraFacility. Como evoluiu o foco da conferência e da indústria de microeletrónica ao longo do tempo? 

Quando frequentei a UltraFacility pela primeira vez, a conversa centrou-se em aumentar os limites de pureza — removendo mais contaminantes, medindo limites de deteção mais baixos e otimizando tecnologias de tratamento individuais com foco na redução da utilização de água no processo. Isso continua a ser importante, especialmente à medida que os designs de limalha diminuem e a tolerância à variabilidade cai, enquanto a quantidade de passos do processo aumentou, levando a uma maior procura de UPW.

O que mudou é o contexto mais amplo. Os volumes de produção estão a crescer rapidamente, impulsionados em parte pela IA e pela procura avançada de computação. Ao mesmo tempo, as fábricas estão a aumentar a reutilização interna da água para gerir os custos e o risco do fornecimento de energia. 

O foco passou de alcançar a pureza máxima em isolamento para manter a estabilidade de todo o sistema em condições de operação reais. A questão de hoje é: Como mantemos a água limpa de forma consistente, ao mesmo tempo que aumentamos a produção e maximizamos a reutilização, sem colocar a rentabilidade em risco?

Como é que as águas de nascente em mudança criam novos riscos de fiabilidade para os sistemas UPW? 

A variabilidade da água de nascente está a tornar-se uma consideração prática do design. Em algumas regiões, as fábricas alternam entre diferentes abastecimentos municipais - como águas superficiais e águas subterrâneas - que podem ter química muito diferente. Em Gresham, Oregon, as instalações podem alternar entre água de poço e água de superfície. Em partes da Baía, os fabricantes confiam em várias fontes de água com perfis minerais e orgânicos distintos. 

Mesmo alterações químicas modestas podem ter impacto nas membranas, resinas de troca iónica e sistemas de polimento a jusante. 

Dito isto, em muitos casos a maior variabilidade vem do interior das instalações. À medida que as instalações voltam a reciclar mais água de processo para o sistema UPW, os contaminantes residuais tornam-se mais concentrados. Cada aumento na reutilização aperta a margem de operação. 

Pequenas alterações a montante, seja de água de nascente misturada ou de um fluxo reciclado interno, podem ondular através do trem de tratamento. É fundamental conceber uma solução para a variabilidade, não para as condições de linha de base ideais. Isto significa integrar estratégias flexíveis de pré-tratamento, monitorização em tempo real e controlo adaptável que mantêm um desempenho estável à medida que as entradas e as taxas de recuperação evoluem. 

Como é que a reutilização da água modela o design do sistema UPW? 

A reutilização da água é uma iniciativa de sustentabilidade e uma estratégia de gestão de riscos. Reduz a procura de água doce e mitiga o risco de fornecimento, mas aumenta a complexidade do sistema. 

A produção de água ultrapura gera sempre correntes que contêm a maioria das impurezas removidas. À medida que as instalações aumentam as taxas de recuperação, esses fluxos tornam-se mais pequenos, mas mais concentrados. Se não for cuidadosamente gerida, essa concentração pode forçar membranas, resinas e tecnologias utilizadas para recuperação. 

A reutilização eficaz requer uma abordagem ao nível dos sistemas — compreender como cada fase da unidade de tratamento interage e garantir que uma recuperação mais elevada não compromete a fiabilidade ou a rentabilidade. 

O que significa o crescimento impulsionado por IA para a água ultrapura? 

O crescimento da IA e da infraestrutura digital está a aumentar a procura de semicondutores. Embora os centros de dados tenham diferentes requisitos de água, eles ampliam a pressão nos sistemas de água e de refrigeração, especialmente em regiões com stress hídrico. Os centros de dados também estão a analisar métodos de refrigeração de líquidos eficazes para reduzir o consumo de água. 

Para os fãs, isto torna o planeamento da água mais estratégico. As instalações não podem assumir um fornecimento estável e abundante. Capacidade de reutilização, resiliência e flexibilidade operacional são agora fatores nas decisões de expansão. À medida que a IA impulsiona o crescimento da produção, a importância dos sistemas UPW fiáveis e adaptáveis aumenta. 

 O que diferencia os parceiros de água ultrapura de sucesso hoje? 

Não há uma resposta única. Todas as instalações têm água de nascente, objetivos de produção e objetivos de recuperação únicos. 

Os parceiros bem-sucedidos entendem como todo o sistema funciona em conjunto. A água ultrapura não é uma tecnologia — é uma cadeia de tecnologias que deve funcionar em equilíbrio. A experiência é importante porque as decisões tomadas numa fase afectam tudo a jusante. A circularidade da água é agora o foco. 

O que diferencia os parceiros fortes é a capacidade de aplicar essa experiência às condições de funcionamento reais. Não se trata apenas de instalar o equipamento. Trata-se de ajudar as instalações a conceber sistemas que permanecem estáveis à medida que as condições evoluem. 

Quão importante é o desenvolvimento da força de trabalho para o futuro dos sistemas UPW? 

O desenvolvimento da força de trabalho é fundamental. Os sistemas UPW são cada vez mais complexos, exigindo experiência em química, hidráulica, controlo de processos e integração de sistemas. 

Na UltraFacility 2025, a Xylem estabeleceu uma parceria com a Global Water Intelligence (GWI) para receber um desafio de engenharia para estudantes focados em sistemas de água semicondutora. Os participantes receberam orientação dedicada, orientação prática e perspetivas sobre a conceção de sistemas do mundo real. Iniciativas como esta demonstram que o futuro da água ultrapura não depende apenas da tecnologia, mas também da transmissão de conhecimentos e experiência para a próxima geração de engenheiros que irão operar, otimizar e fazer avançar estes sistemas críticos.

Da pureza ao desempenho: O que vem a seguir 

O UltraFacility 2025 tornou uma coisa clara: Os sistemas UPW devem fazer mais do que fornecer água limpa – devem adaptar-se. Os fabricantes necessitam de sistemas que se adaptem a entradas variáveis, suportem taxas de reutilização mais elevadas e permaneçam estáveis na escala de produção. 

Conceber para resiliência, flexibilidade e desempenho integrado é agora tão importante como alcançar baixos níveis de contaminantes. Em 2026 e no futuro, a água ultrapura será definida não apenas pela limpeza — mas também pela consistência e confiança com que contribui para o crescimento.