在半导体制造行业，超纯水是贯穿芯片设计、晶圆加工、封装测试等全流程的关键基础材料，其水质纯度直接决定芯片的良率、性能与可靠性。随着半导体技术向7nm及以下先进制程演进，对超纯水的水质要求越来越高，传统水处理技术已难以满足高效、稳定、环保的产水需求。本文将为您介绍的是西门子VNX55-EX大流量EDI模块应用在半导体制造纯水解决方案相关内容。
一、半导体行业用水现状与水质需求
1.行业用水现状
半导体制造过程涉及光刻、蚀刻、清洗等数十道精密工序，每一道工序都离不开超纯水的参与。数据显示，一座月产能为5万片12英寸晶圆的工厂，日均超纯水消耗量可达数千吨甚至上万吨。当前，行业内部分企业仍采用传统的“反渗透+混床离子交换”工艺制备超纯水，但该工艺存在明显短板：混床树脂需要定期化学再生，不仅会产生大量酸碱废水，污染环境，还需中断制水流程，影响生产连续性；同时，再生过程中使用的化学药剂增加了运行成本，且再生不彻底易导致产水水质波动，难以适配先进制程对水质稳定性的严苛要求。此外，随着芯片制程不断微缩，水中的微量杂质（如金属离子、硅、硼等）对芯片性能的影响呈指数级放大，传统工艺在杂质去除效率上已力不从心。
2.核心水质需求
半导体制造对超纯水的水质要求非常高，具体指标包括：产水电阻率需达到18MΩ・cm以上，几乎接近理论纯水极限；金属离子（如钠离子、氯离子等）去除率需≥99.9%，避免其在晶圆表面形成杂质沉淀，影响电路性能；硅（SiO₂）和硼（B）去除率需超过99%，防止在高温工艺中形成绝缘层或缺陷；总有机碳（TOC）含量需低于0.5ppm，避免有机物污染导致芯片良率下降。此外，考虑到半导体工厂的大规模生产需求，超纯水制备系统还需具备大流量、高回收率、连续稳定运行等特点，以匹配生产线的持续供水量需求。
二、技术方案型号推荐和对比
1.推荐方案：西门子IONPURE VNX55-EX大流量EDI模块
VNX55-EX是西门子IONPURE品牌专为微电子行业超纯水需求优化设计的大流量EDI模块，基于成熟的连续电去离子技术，通过专利的“全填充”浓水室设计与高效离子交换树脂组合，实现超纯水的连续制备。该模块单个膜堆的名义产水流量可达12.5m³/h，通过多模块并联，单套系统出力可轻松超过228m³/h，完全满足半导体工厂的大流量用水需求。其核心技术优势在于无需化学再生，通过电场作用实现离子的持续迁移与树脂的在线再生，从根本上解决了传统混床工艺的环保与效率问题。
2.与同类产品及传统工艺对比
与传统“反渗透+混床”工艺对比：在水质稳定性方面，VNX55-EX模块产水电阻率稳定在18MΩ・cm以上，波动极小，而混床工艺在树脂接近饱和时，产水水质会明显下降；在运行成本上，VNX55-EX无需消耗酸碱再生药剂，也无需投入废水处理成本，运行费用仅为传统工艺的60%左右；在环保性能上，该模块无化学废水排放，符合“双碳”的要求，而传统混床每再生一次会产生大量高盐废水，处理难度大、成本高；在生产连续性上，VNX55-EX可24小时连续运行，无需停机再生，而混床再生一次通常需要数小时，严重影响生产效率。
与普通EDI模块对比：相较于常规EDI产品，VNX55-EX针对半导体行业需求进行了专项优化。在杂质去除效率上，其钠离子、氯离子去除率达到99.9%，硅和硼去除率超过99%，远超普通EDI模块的去除水平；在流量设计上，单个模块名义产水流量12.5m³/h，最大流量可达16.7m³/h，比同类型普通EDI模块高出30%以上，可大幅减少模块安装数量，节省占地面积；在运行稳定性上，该模块采用Through-port垫片密封技术，确保无泄漏运行，且经过15000小时连续运行测试，性能衰减率低于5%，远优于普通EDI模块的使用寿命与稳定性。
与IONPURE家族其他型号对比：VNX55-EX与同系列的VNX55-E模块相比，在杂质去除率上更具优势，硼和硅的去除率从95%提升至99%以上，更适配先进制程需求；与LX系列工业型EDI模块相比，VNX55-EX的单模块流量更大，占地面积更小，且支持水平与竖直两种安装方式，系统布局更灵活，更适合半导体工厂紧凑的车间布局。
三、方案优势
1.极致水质，保障芯片良率
VNX55-EX模块采用优化的离子交换膜与树脂填充技术，结合高强度电场设计，实现了对微量杂质的高效深度去除。其产水电阻率稳定在18MΩ・cm以上，钠离子、氯离子去除率≥99.9%，硅和硼去除率≥99%，完全满足半导体7nm及以下先进制程的水质要求。稳定的超纯水水质可有效减少晶圆表面的杂质污染与缺陷，大大地提升芯片良率。某12英寸晶圆厂应用数据显示，采用该模块后，芯片良率较传统工艺提升了3-5个百分点，直接创造了显著的经济效益。
2.大流量高回收，适配规模生产
该模块单个膜堆名义产水流量为12.5m³/h，最大产水流量可达16.7m³/h，通过多模块并联可满足不同规模半导体工厂的用水需求。同时，其回收率高达95-97.5%，远高于传统混床工艺的70-80%，大幅提升了水资源利用率，降低了原水消耗成本。对于日均耗水量达万吨级的大型半导体工厂而言，高回收率每年可节省数千吨水资源，同时减少相应的水处理能耗，实现节能降耗双赢。
3.免化学再生，环保且高效
VNX55-EX模块采用连续电去离子技术，无需使用酸、碱等化学再生药剂，从源头杜绝了化学废水的产生。与传统混床工艺相比，每年可减少数百吨酸碱药剂消耗，降低了药剂采购与废水处理成本，同时避免了化学再生过程中的安全风险与环境污染。此外，该模块无需停机再生，可实现24小时连续稳定产水，彻底解决了传统工艺因再生导致的生产中断问题，保障了半导体生产线的连续性运行，提升了整体生产效率。
4.稳定可靠，运维成本低
模块采用玻璃纤维增强塑料（FRP）壳体与双O型圈密封设计，具备超强的抗压性与密封性，可在1.4-7bar的进水压力下稳定运行，无泄漏风险。此模块结构设计紧凑，安装维护简便，无需专业技术人员即可完成日常巡检与维护，大幅降低了运维人员的工作强度与运维成本。此外，该模块配备了智能接线盒与电源控制系统，可实时监控运行参数，及时预警故障，进一步提升了系统运行的可靠性与可追溯性。
5.合规性强，适配行业标准
VNX55-EX模块通过了CE认证，生产工厂符合ISO9001质量体系与ISO14000环境体系认证，所有与水接触的组件材质均符合半导体行业相关标准要求，确保产水无二次污染。同时，模块还通过了清真食品认证，满足不同地区的合规性需求。其稳定的性能与合规性设计，可帮助半导体企业轻松通过环保、安全等相关审核，规避政策风险。
四、应用案例分析
某全球领先的半导体企业在国内新建一座12英寸先进制程晶圆厂，该工厂主要生产7nm制程芯片，对超纯水的水质、流量与稳定性提出了极高要求。经过多方调研与技术对比，最终选择采用西门子IONPURE VNX55-EX大流量EDI模块作为超纯水制备系统的核心单元。
该项目共配置20台VNX55-EX模块，采用并联方式运行，单套系统设计产水流量为250m³/h，满足工厂日均2000吨的超纯水需求。系统工艺流程为：原水→预处理→一级反渗透→二级反渗透→VNX55-EX EDI模块→终端杜邦UP6040树脂抛光→超纯水供水系统。
项目运行数据显示，VNX55-EX模块的产水电阻率稳定在18MΩ・cm，钠离子、氯离子含量均低于0.1ppb，硅和硼去除率分别达到99.3%和99.2%，完全满足7nm制程的水质要求。系统运行一年多以来，无一次因水处理系统故障导致生产中断，模块运行稳定，性能衰减率不足3%。与传统工艺相比，该系统每年可减少酸碱药剂消耗300余吨，减少化学废水排放5000余吨，水资源回收率提升至96%，每年可节省运行成本超过200万元。同时，芯片良率较原工厂采用的传统工艺提升了4.2个百分点，为企业创造了显著的经济价值与环境效益。
该案例充分验证了VNX55-EX大流量EDI模块在半导体先进制程中的适用性与优越性，为行业内其他企业的超纯水制备系统升级提供了宝贵的实践参考。
在半导体制造行业向先进制程快速迈进的背景下，超纯水制备技术的升级迭代已成为行业高质量发展的关键支撑。西门子IONPURE VNX55-EX大流量EDI模块，凭借其极致的水质纯度、稳定的大流量输出、免化学再生的环保优势与低运维成本，完美契合了半导体行业的核心需求，为超纯水制备提供了高效、可靠、环保的解决方案。您若想进一步了解西门子VNX55-EX大流量EDI模块应用方案相关资料、报价、案例，可直接联系蓝膜华东区域客户经理17818561307（微信同号）。
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