Phase de fabrication

Pour [Schmidt’11], en tenant compte uniquement de la fabrication de la puce, la contribution de la chaîne d'approvisionnement par rapport à l'impact direct de la fabrication varie entre 15% et 98% selon les catégories de dommages d’IMPACT2002+. Pour [Boyd’10], cette même contribution varie de 9% à 28% par catégories de dommages considérées avec la méthode TRACI. Selon notre cas d'étude pour laquelle la phase d’assemblage est prise en compte, les contributions varient de 6 à 58%. En outre, selon [Williams’04], l'ACV d'une puce doit se porter en priorité sur les matières premières secondaires utilisées par les processus plutôt que sur la structure du matériau. Ces

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Certification coréenne des émissions carbone d’une mémoire SDRAM

résultats nous permettent de conclure sur l'importance de la distinction entre les impacts directs des usines et les impacts indirects dus à la chaîne d'approvisionnement.

• Impacts directs des sites de fabrication : approche top-down

Une approche top-down regarde les impacts des usines comme un tout. Cette approche permet de prendre en compte à la fois les opérations, les infrastructures de la salle blanche et les unités de traitement. Cette approche présente l'intérêt de ne pas être spécifique à une famille de semi-conducteurs et évite des conclusions hâtives issues de l’étude de produits marginaux. L’utilisation de résultats top-down est pertinente car les productions des sites sont homogènes et comparables.

Les systèmes de gestion environnementale mis en place sur les sites nous aident à comprendre les problèmes environnementaux attribuables aux activités industrielles. Dans le cadre de la certification ISO14001, une liste des aspects significatifs liés à l'air, l'eau, le sol et les déchets, est régulièrement dressée en fonction de la gravité, la fréquence, le contrôle et la sensibilité. La liste est présentée dans le Tableau 17 et le Tableau 18 pour les sites front-end et back-end, respectivement.

Tableau 17 : Pressions dans les sites front-end (fabrication de la puce)

LEVIER PRESSION ETAT

Liquides contenant des métaux et substances toxiques

Composés toxiques dans les eaux usées

Qualité de l’eau dégradée: toxicité, acidification, modification de la composition, eutrophisation

Acides Composés à base de chlore, fluor,

azote et phosphore dans les eaux usées, changement du pH de l’eau

Bases Composés azotés dans les eaux

usées, changement du pH de l’eau Substances azotées et

phosphorées

Composés phosphorés et azotés dans les eaux usées

Produits contenant du silicium Composés à base de silice dans les eaux usées

Substances fluorées Composés fluorés dans les eaux usées

Composés organiques Formation de COV Qualité de l’eau dégradée

Oxydation photochimique

PFC, SF6 Emissions de gaz à effet de serre Réchauffement climatique

Gaz toxiques et liquides volatils Gaz dopants (SiH4, PH3, BH3) Liquides en photolithographie Gravants (NO2, Cl2, BCl3 )

Composés toxiques dans l’air Toxicité dans l’air

Solvants / acides Déchets dangereux ; Emissions de CO

Déchets dangereux Oxydation photochimique Infrastructures (chaudières, air

conditionné)

Emissions de NOX et COV Qualité de l’eau dégradée Oxydation photochimique Energie :

équipements/infrastructures

Usage intensif d’électricité Effets indirects dus à la production d’énergie

101 Chapitre 7 : Sélection d’indicateurs pour l’industrie microélectronique

Tableau 18 : Pressions dans les sites back-end (encapsulation de la puce dans un boitier)

LEVIER PRESSION ETAT

Métaux Composés toxiques dans les eaux usées Qualité de l’eau dégradée

Plastiques Déchets plastiques Déchet

Composés organiques Formation de COV Qualité de l’eau dégradée

Effet d’oxydation photochimique Energie (équipements et

infrastructures)

Usage intensif d’électricité Effets indirects dus à la production d’énergie

• Impacts indirects de la chaîne d’approvisionnement : approche hybride

Les aspects observés à un niveau macroscopique sont maintenant comparés grâce à une approche quantitative utilisant des ACV. Dans cette sous-partie, l’approche hybride présentée précédemment est utilisée pour l'analyse de la chaîne d'approvisionnement compte tenu des résultats de la littérature. On considère les quantités exactes de matières premières utilisées dans le processus de fabrication, à partir d’une simplification de la modélisation de la route de fabrication de la puce.

Dans les principales études publiées d’ACV [Schischke’01] [Williams’02] [Smati’01], les impacts soulignés sont : réchauffement climatique, utilisation d'eau et d'énergie. [Cullen’01] place le réchauffement climatique, l’épuisement des ressources énergétiques et les émissions de particules parmi les aspects les plus significatifs. De plus, pour [Chang’01], les différents produits chimiques utilisés pendant la fabrication dans des quantités importantes seraient responsables d’effets toxiques pour les écosystèmes et la santé.

Un état de l'art permet de mettre en évidence les éléments les plus néfastes de la chaîne d'approvisionnement (Tableau 19). Notre cas d'étude ajoute la production de gaz rares, utilisés lors de la fabrication (hélium et argon en gravure et de CVD ; xénon en l'implantation ionique).

Tableau 19 : Flux significatifs

Les leviers identifiés sont convertis en «états». Cela revient à comprendre comment certains éléments du cycle de vie des composants contribuent à modifier l'état de l'environnement. Un examen par secteur (industrie minière, industrie chimique, producteurs d'électricité) permet de définir les principaux aspects liés à la production de matières premières et énergie utilisées

LEVIERS : production de… Sources

Electricité [Schischke'01] ; [Williams’02] ; [Liu’10] ; [Higgs’09] ; [Andrae’06]

Métaux [Andrae’06]

Gaz vecteurs [Chang’01] ; [Higgs’09] ; [Schischke’04] Produits organiques [Chang’01]

Eau ultra-pure [Taiariol’01] ; [Schischke’02] Produits chimiques ultra-purs [Higgs’09]

PFC [Liu’10]

Plaquette silicium vierge [Higgs’09] Substrat du boitier [Higgs’09]

ultérieurement dans le cycle de vie du composant (Tableau 20). Les impacts relatifs des ressources sont aussi considérés à travers les facteurs de caractérisation des bases de données comme CML, TRACI ou USEtox utilisant la base de données Eco-Invent.

Tableau 20 : Effets des principaux leviers

Production de :.. Effets direct Sources

Electricité Effets de l’utilisation et la combustion d’énergies fossiles :

-amenuisement des ressources énergétiques

-émissions de gaz à effet de serre due à la combustion -émissions de polluants dans l’atmosphère

(substances acidifiantes, particules et précurseurs d’ozone)

-déversement de pétrole

Agence européenne de l’énergie35, [Dincer’99]

Métaux Amenuisement des ressources, toxicité, acidification [Salomons’95] [Pizzol’11] [Norgate’07] Gaz vecteurs (N2,

H2, O2..)

Consommation d’électricité * (procédés cryogéniques énergivores)

[Smith’01]

Produits organiques

Oxydation photochimique, réchauffement climatique [Bowman’94]

Eau ultra-pure Eutrophisation (utilisation de nitrate et phosphate) Consommation d’électricité* (purification énergivore)

STMicroelectronics : station de production d’eau ultra-pure Produits chimiques

ultra-purs

Pollution de l’air et l’eau (plusieurs phénomènes mis en jeux)

[Weidenhaupt’97]

Consommation d’électricité * (purification énergivore) [Williams’02]

PFC Réchauffement climatique, toxicité [Tsai’02]

Plaquette silicium Consommation d’électricité * (procédés énergivores) [Duque Ciceri’10] Substrat du boitier Consommation d’électricité * (procédés énergivores) [Duque Ciceri’10]

Gaz rares Amenuisement des ressources CML

*Pour les effets directs, se référer à la première ligne « électricité »