大乾旱碰上晶片最狂缺貨 揭台積電19年造水戰爭

當史上最大半導體投資潮，遇上台灣半個多世紀來最大水荒，這一堂水的課題，正在教會我們，該如何重新看待風險與資源。

四月五日，台中分區限水的前一天，建國市場的魚販們，拿著黑色水管，將一個個白色保麗龍箱注滿水；五公里外，「勤美之森」建案工地，一輛剛灌飽地下水的水車，一路往西北駛去，進入台積電中科廠區。

從基層民生到高端科技的「搶水大作戰」，起源於今年春天這場台灣五十六年來最嚴峻旱情：四月中旬，無論中科仰仗的德基、鯉魚潭水庫，還是供應竹科的寶山等三座水庫，水位統統創歷史新低，導致苗栗與台中啟動暌違六年的分區限水。

偏偏，在這個節骨眼上，台灣科技業——尤其產值逾三兆元的半導體業，正迎來史上最旺、也是最嚴重的晶片缺貨潮。而台積電，也才剛宣布史上最高的二兆八千億元資本投入。

「如果台灣的乾旱沒有減緩，半導體生產問題恐導致蘋果、特斯拉的晶片交貨受到影響，」《霸榮》週刊（Barron's）指出。

「這是半個多世紀以來台灣最嚴重的乾旱，同時，它也暴露了這座島嶼半導體業面臨的巨大挑戰，」《紐約時報》寫道。

缺水危機迫在眉睫！
台灣乾旱週期從17年縮短為3到5年

天氣風險管理開發總經理彭啟明先前指出，從過去半世紀台灣降雨趨勢觀察，由於氣候變遷加劇，台灣的乾旱週期，已經從早期的十七年、後來九年，現在已經縮短為三年至五年。

當水的供給越來越不穩定，需求端卻持續增長。過去十年，台灣的農業、民生用水雖微幅減少，但工業用水卻成長四％；單就南部地區，水利署更推估從二○一四年至今年，工業用水更將大增三六％。

工業用水大增　今年卻出現最嚴重旱情

近20年3次大旱(圖表製作者：李大任)｜放大原圖

工業用水大增　今年卻出現最嚴重旱情

2019年各類用水成長率(圖表製作者：李大任)｜放大原圖

「沒有IC業者是可以不用水的！」聯電名譽副董事長宣明智向商周解釋，半導體的生產過程，從研磨、曝光、顯影、蝕刻到後續的封裝，都需要大量的水進行清洗與冷卻。簡單說，水，是半導體業不可或缺的生產要素。

面對這場缺水危機，大廠們正各出奇招。

像記憶體廠美光，就派出工程師到台中市多處建案取水、檢測其工程地下水的水質。面板廠群創，去年第四季找來水車公司「演習」，模擬若中南部停水，水車如何能在最短時間，將新竹頭前溪的水運到中科與南科。

台積電把營運威脅變機會
一場大旱點醒它，減少對自來水的依賴

除了訂水車、找地下水，全台用水最大戶——台積電，正在南科興建台灣第一座民營再生水廠，打算把整個南科的工業廢水，變成自家的工廠用水。

這背後，是一場長達十九年，「為了喝牛奶而養一頭牛」的故事。

最早，台積電也不是做得那麼極致。千禧年前，台積電面對廢水，與現在多數企業無異：把廢水處理到合乎法規、對環境無害（do no harm）然後放流。儘管早期它也有做水的回收，但多是污染度低、無需過多處理的水。

台積電出招，地下水、廢水都不放過

台積電委託水車，不斷前來勤美建案載運工程地下水，這些水回到廠內後，成為備援水源。(攝影者：程思迪)｜放大原圖

台積電出招，地下水、廢水都不放過

目前台積電為充分利用廢水，將其分流成38種。(攝影者：程思迪)｜放大原圖

進入二十一世紀後，兩件事，改變了它。

第一，是變遷劇烈的氣候。

二○○二年，千禧年第一場大旱，翡翠、石門水庫，水位雙雙創下歷史新低，竹科更因為寶山第二水庫尚未完工，首次上演水車滿街跑的景象。業者回憶，當時台積電甚至一度叫不到水車，而且旱情竟然延續到隔年。

當年台積電營收不到現在的八分之一，並且才剛跨入國際競爭者眾多的點一三微米製程，一旦限水，產能勢必得調降，而一台僅能載兩噸水的水車，對比它上萬噸用水量，緩不濟急。「減少對自來水的依賴 ，」它如此決策。

「我們很清楚，水，會是一個讓（公司）營運無法持續的風險，」一名台積電退休主管回憶，「如果連『持續』都不行，還談什麼『永續』！」

這引發了第二件事：台積電的客戶開始關注，它是否有足夠的水生產？進而要它提出水的風險管理報告。

台積電「打水仗」的第二階段，就此展開。二○○二年，它建立台灣半導體業第一套洗滌塔廢水的回收系統，將占三成用水的洗滌廢水，變成能回到工廠再利用的水。這讓它的廢水回收率從多年來的六字頭跳升到七三％。

經濟效益的回報，也很快速。業界人士透露，該套系統由於讓後續水處理的投藥量、污泥量，雙雙減半，因此短短半年，就全部回收逾千萬元的投資成本。
一位台積電退休主管指出，此時，台積電看待廢水，已經不是用成本的概念在思考，「而是當成另一種『水源』。」

為了能夠回收更多的水，它把廢水產生之後的管線分流，從五種分流到三十八種之多，以便一一處理不同製程的不同化學品。

分流的難，在於工廠興建之初，規畫者是否「未雨綢繆」。因為每分離出一種廢水，就要有一套對應的處理設備，如果廠內沒有空間，廢水被分流出來也無法處理，「所以他們在建新廠，都會預留空間，為將來做準備，」一名台積電供應商觀察。

水情告急，海水淡化機組上陣

這波旱情若帶起投資，極仰賴進口的過濾膜將有機會本土化。(攝影者：程思迪)｜放大原圖

其間，台積電也繳了不少「學費」。例如某次為了回收一種研磨廢水，它採購美國最新設備，更找外國技師駐廠半年，結果因選用的薄膜過濾效果不如預期，只好打掉重練、整組設備拆除，損失逾千萬元。

扶植一連串水處理供應鏈
更自建再生水廠，把污水變水源

那次經驗給他們的學習，是建立「模廠」制度。亦即，每次想建置一套新的廢水回收系統，會在一個獨立空間裡先做模擬實驗，而不是直接在工廠裡安裝設備。

像是台積電近期發布，全球第一套的「全物理性晶背研磨廢水再生技術」，就是透過模廠開發，才導入其龍潭封裝廠。據其揭露資訊，這套設備製造商是位於桃園的卜力斯。

在第二個階段裡，像卜力斯這樣被台積電扶植的水處理業者，從上游材料、中游設備，到下游整合商都有，例如，台灣最大的閥件廠捷流、老牌化工廠三福以及長春、工程整合商信紘等。其中，三福過去七年來因為乘著台積電的翅膀，毛利率從個位數變成二○％，營業額也從衰退變成長。

一名台積電供應商觀察，二○○二年至二○一四年，台灣科技業外移，中國也全力發展半導體、面板業，許多外商背景的水處理業者隨之撤出台灣、西進中國，但同時間，台積電卻在台擴大投資水處理，前述幾家，就是在這段時間進入台積供應鏈的本土業者。

「但畢竟台灣的水處理廠商並不強，台積還是會不放心，」一名台積供應商回憶，「所以在那幾年，我們就是證明給他們（指台積）看，我們不輸外商！」

在本土業者的幫助下，台積電的廢水回收率一路攀至八七％，創全球半導體業之最；每片晶圓的用水量，也降至每平方公分約五公升，低於美國半導體業的十五公升、韓國的十二公升，以及台灣同業平均的七公升。

只是這樣還不夠。二○一五年，台積電進入水管理的第三階段，把目光移向廠外：民眾的生活污水、科學園區的工業廢水，能不能再變成另一種水源，甚至注資興建自己的再生水廠。

為什麼已經對自來水依賴降到業界最低的台積電，還要大費周章的建水廠？答案除了缺水的風險外，隨著製程越先進，需要的水也有如等比級數暴增。

以今年將試產的台積電三奈米廠為例，根據環評報告書，該廠每天需水量七．五萬噸，趨近整個南科園區四分之一的用水量，若換算成一年用量，等於超過一座仁義潭水庫的有效庫容量。

這個動輒需要一個水庫的需求，在很難再建新水庫的台灣，等同是台積電追求先進製程路上的最大變數，「所以它必須另闢新水源，做到水資源的自足自給，」安侯建業執行副總經理、政府與基礎建設主持人陳文正指出。

為此，六年前，台積電主動找上水利署、科技同業，每季舉行溝通會議。水利署副署長王藝峰告訴商周，在溝通會議上，水利署就鼓勵台積電使用再生水，以免等待政府耗時的新水源開發，如建人工湖或水庫，影響它的建廠期程。

一名與會的台積人，也向我們透露該公司內部思考，「（建再生水廠）其實是在保險，雖然成本比較高。」成本有多高？自來水的每度水費約九元至十二元，再生水費則是十八元至二十八元。

在台積電帶動下，未來三年，台南將有三座公營的再生水廠落成，包括剛完工的永康再生水廠，將有六成水供給台積電南科廠；明年首期完工的安平再生水廠，則全部供應給台積電。

此外，台積電出資的再生水廠也將在今年底前啟動，它將接收整個南科的工業廢水，承包商是中鼎，而它找來高階廢水處理的合作商水之源，近期也被台積電列入水處理的供應商名單。

「（缺水）是全球性的問題，我們一起克服，」台積電董事長劉德音在今年三月一場植樹活動後指出。如今，台積電確實帶起一串台灣在地的水處理供應鏈。

台灣水產業始終長不大！
看天吃飯心態，阻礙我們搶24兆商機

然而，將焦點移開台積電，會發現整個台灣水資源產業的年產值僅約一千五百億元，只占台灣製造業產值的千分之七；它的外銷產值更只有二十五億元至三十億元，對比全球水產業高達二十四兆元的產值，可見台灣錯失了多麼龐大的商機。

為什麼台灣的水資源產業做不大？

「等到五月的梅雨、六月的颱風一來，警報（水情）就解除啦！」這是台灣一家傳產龍頭廠的主管，對缺水議題的回應。

「台灣確實還有很多業者，對於水，還是抱著看天吃飯的態度，」一名工業總會幹部告訴商周。

水處理設備商萬年清創辦人卓連泰分析，台灣便宜的水價、相對寬容的污水法令，是許多業者不願花大錢投資廢水回收的兩大原因，「像大陸很多地方，是直接要求企業（廢水）零排放，逼著業者必須去投資廢水回收設備。」

如果不像台積電有巨量的用水需求，台灣企業究竟該不該憂心缺水？答案是必須的，因為氣候變遷的效應已經到來。

以颱風為例，師大地科系教授鄒治華指出，隨著全球暖化加劇，過去十年侵台颱風的數量，已從每年三．六個降至二．三個，預估到了二○七五年，颱風數更會降至兩個以下，對水庫的貢獻將越來越少。

「台灣會越來越缺水，尤其是冬天沒有東北季風（降雨）、夏天颱風越來越少的中南部，」她指出。

解決水荒刻不容緩！

石門水庫上薑母島居民，因水庫乾涸中斷對外交通寫下「SOS」。台灣能否藉機做大水商機，端看企業如何重新思考水資源。(攝影者：程思迪)｜放大原圖

也就是說，台灣企業的經營風險，將隨著時間而升高，而且風險越大的區域，就是精密機械聚集的中部，以及半導體業近年不斷加碼的南部。不只製造業，包括餐飲、美髮等民生產業，也不能沒有水。

當水已經成為經濟能否持續運作的重要風險因素，我們還要繼續看天吃飯嗎？
幾乎所有的受訪者都告訴我們，台灣首先需要改變的，就是全球第二便宜的水價。台灣永續能源研究基金會執行長顧洋直言，以一度水即一千公升、僅需九元水費來看，「代表你沖一次馬桶只要兩分錢，沖五次才一毛錢，這樣誰會去節約用水？」

當這波旱情喚起大眾對水的重視，他認為，政府應把握時機調漲水價，「要合理到大家會去珍惜水的程度。」當企業對水價有感，才會有經濟誘因去投資廢水回收，進而創造台灣水資源產業更大的機會。

工研院副院長彭裕民則呼籲，台灣要建立「大水庫」、水源互通的概念，如農業廢水處理後，就讓它回流給工業使用。

以色列曾飽受缺水之苦，後來卻能成為全球處理水的領先者，做法之一，就是曾把水價提升至每度平均八十五元、促使民眾與企業自主節水；再者，向企業抽水稅，用於補貼水資源產業，催生出全球第一大海水淡化商IDE。台塑六輕正在興建的海淡廠，就是採購IDE的技術設備。

水情告急，海水淡化機組上陣

為了救急，新竹南寮已搭起臨時海水淡化機組。(攝影者：程思迪)｜放大原圖

台積電面對水，從風險管理的角度出發，最後甚至把風險變成了資源，並扶起一串供應鏈。還有像力麗集團、友達集團，也在自家工廠「練兵」開發水處理技術，後來進一步成立子公司，到中國、東南亞爭取水商機，但其許多設備供應商仍是外商。

台灣能否化風險為資源，創造下一個兆元產業，現在，就是關鍵時刻。