芯東西（公眾號(hào)：aichip001）
編譯?| ?程茜
編輯 | ?李水青
芯東西11月16日消息，近日，《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第26次締約方會(huì)議（COP26）結(jié)束，會(huì)議聚焦提升減排力度、氣候資金、全球碳市場(chǎng)等重點(diǎn)問(wèn)題。
在本次COP26會(huì)議中，半導(dǎo)體行業(yè)碳排放問(wèn)題也被關(guān)注討論。據(jù)悉，當(dāng)下半導(dǎo)體行業(yè)的碳排放量日益增加，甚至已經(jīng)超過(guò)此前碳排放量增速較快的汽車(chē)行業(yè)，其中臺(tái)積電、三星、英特爾的碳排放量逐年上漲。
外媒CNBC援引彭博社的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，臺(tái)積電2017年的碳排放量為600萬(wàn)噸，2019年為800萬(wàn)噸，2020年為1500萬(wàn)噸，在過(guò)去幾年，臺(tái)積電的溫室氣體排放量已超過(guò)汽車(chē)巨頭通用公司的排放量。
當(dāng)下，半導(dǎo)體行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是推動(dòng)全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放的重要部分。半導(dǎo)體企業(yè)如何看待這一問(wèn)題？又為之采取了哪些措施？本文對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。
一、缺芯潮下，芯片制造碳排放依然超量
盡管全球缺芯浪潮仍在持續(xù)，目前半導(dǎo)體行業(yè)的碳排放量仍然很大。從戰(zhàn)斗機(jī)、汽車(chē)到智能水壺、電子門(mén)鈴，芯片可能在引擎蓋、智能面板下隱藏地很深，但制造它們?nèi)孕枰罅康哪芰俊?/p>
▲芯片制造過(guò)程
如今經(jīng)濟(jì)發(fā)展是由技術(shù)驅(qū)動(dòng)的，因此制造芯片的小塊硅片至關(guān)重要，但在環(huán)境保護(hù)方面，它們的制造過(guò)程就不是那么環(huán)保了。
2020年，一份來(lái)自哈佛大學(xué)研究人員發(fā)布的報(bào)告中指出，芯片制造行業(yè)的碳排放量“占電子設(shè)備碳輸出的大部分”。芯片制造過(guò)程中一些能源來(lái)自可再生能源，但大部分來(lái)自煤炭和天然氣等化石燃料，而且一些芯片制造商現(xiàn)在排放的碳比知名汽車(chē)制造商還多。
技術(shù)和市場(chǎng)研究公司Forrester分析師Glenn O’Donnell在接受外媒CNBC采訪時(shí)表示，半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程的很多工序都需要大量電力。首先，芯片制造商需要獲取原始硅，即沙子，將其熔化、純化，然后鍛造成硅“棒”，而這幾道工序中用到的熔爐非常耗能。然后制造商再將純化的硅棒“像熟食肉一樣切成薄片”，在這個(gè)“薄片”上繼續(xù)完成構(gòu)建芯片的工序。
O’Donnell表示，其次，制造芯片的過(guò)程需要使用一系列高耗能的設(shè)備，將各種材料分層安置到晶圓上。
芯片制造中使用的擴(kuò)散爐、離子注入機(jī)和等離子蝕刻機(jī)都需要相當(dāng)大的功率，有些還需要非常高的溫度。例如，擴(kuò)散爐的運(yùn)行溫度為1,200華氏度（約648.89攝氏度）至2,000華氏度（約1093.33攝氏度），而晶片需要在爐中一次性放置數(shù)小時(shí)，才能改變硅的表面特性。
二、臺(tái)積電年排碳1500萬(wàn)噸，超通用汽車(chē)
世界上大部分芯片都是在亞洲制造的。臺(tái)積電生產(chǎn)的芯片數(shù)量比全球其他公司都多，由于臺(tái)積電的存在，臺(tái)灣變成一個(gè)特別的芯片生產(chǎn)“溫床”。
臺(tái)灣綠色和平組織研究員陳容仁（Yung-Jen Chen）在接受外媒CNBC采訪時(shí)表示，臺(tái)積電排放的碳比任何其他芯片制造商都多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他公司。
信息技術(shù)研究和分析公司Gartner的分析師Alan Priestley表示，繼臺(tái)積電之后，三星和英特爾在半導(dǎo)體行業(yè)的碳足跡排在第二、三位?！芭c大多數(shù)行業(yè)一樣，碳足跡受企業(yè)規(guī)模的影響。”他解釋說(shuō)，“排放量將隨著晶圓廠的規(guī)模和數(shù)量擴(kuò)大而增加，因此半導(dǎo)體供應(yīng)商越大，其碳足跡就越大?！?/p>
據(jù)綠色和平組織稱，臺(tái)積電為蘋(píng)果和特斯拉等公司生產(chǎn)芯片，每年用電量超過(guò)臺(tái)灣省會(huì)臺(tái)北。
由于電力消耗，臺(tái)積電在2017年排放了600萬(wàn)噸碳，2019年為800萬(wàn)噸，2020年為1500萬(wàn)噸。
半導(dǎo)體行業(yè)臺(tái)積電的碳排放量已超過(guò)通用公司，Priestley表示，將半導(dǎo)體行業(yè)的排放量與物流、航空和航運(yùn)等其他行業(yè)的排放量進(jìn)行比較非常重要。
此外，臺(tái)積電正在臺(tái)灣和亞利桑那州設(shè)立大型新工廠。這些數(shù)十億美元的設(shè)施將增加芯片供應(yīng)，同時(shí)也會(huì)增加臺(tái)積電的用電量。
陳容仁說(shuō)：“臺(tái)積電的碳排放量可以在其共享的《年度可持續(xù)發(fā)展報(bào)告》中看到，由于臺(tái)積電工廠不斷擴(kuò)張，其碳排放量仍在迅速增加。”
臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手三星的芯片廠在2020年排放了1290萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量，是半導(dǎo)體行業(yè)的第二大碳排放企業(yè)。
但相比于臺(tái)積電和三星，英特爾近年來(lái)卻因碳排放量減少而受到稱贊。2020年，全球共消耗了1061億千瓦時(shí)的能源，英特爾僅生產(chǎn)了288萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量。而亞利桑那州的一家晶圓廠在2021年前三個(gè)月就已經(jīng)消耗了5.61億千瓦時(shí)的能源。
三、臺(tái)積電、三星、英特爾如何節(jié)能減排？
全球的芯片制造商都在積極探索減少碳排放量的有效措施，一位知情人士告訴CNBC，芯片制造商們正在采取行動(dòng)，以確保在擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模的同時(shí)減少排放。
1、臺(tái)積電：購(gòu)買(mǎi)海上風(fēng)電場(chǎng)，實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目
“減少碳排放，關(guān)鍵是將電力轉(zhuǎn)換為清潔能源?！标惾萑收f(shuō)，芯片制造商渴望盡快做到這一點(diǎn)。
今年夏天，臺(tái)積電宣布希望到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，并設(shè)定了到2030年，全公司范圍可再生能源使用率達(dá)到40%的目標(biāo)。
但鑒于臺(tái)灣能源結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，這并不容易。根據(jù)英荷殼牌石油公司編撰的能源統(tǒng)計(jì)年鑒《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)，2019年，在整個(gè)臺(tái)灣有91.5%的一次能源是由化石燃料產(chǎn)生的。
據(jù)綠色和平組織稱，臺(tái)積電生產(chǎn)能耗目前占臺(tái)灣總發(fā)電量的4.8%，到2022年這一數(shù)字將上升至7.2%。
因此，臺(tái)積電為了在擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模的同時(shí)減少用電量。在2020年7月，臺(tái)積電與丹麥海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)聲Orsted簽署了一項(xiàng)為期20年的協(xié)議，購(gòu)買(mǎi)臺(tái)灣西海岸正在開(kāi)發(fā)的兩個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)的全部產(chǎn)能。
臺(tái)積電副發(fā)言人Nina Kao在接受外媒CNBC采訪時(shí)表示，該公司計(jì)劃購(gòu)買(mǎi)更多可再生能源和碳排放權(quán)，此外還希望提高工廠設(shè)備的效率，并實(shí)施更多的節(jié)能項(xiàng)目。
此外，全球可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一道瓊斯可持續(xù)發(fā)展指數(shù)11月12日發(fā)布，臺(tái)積電被評(píng)為全球半導(dǎo)體領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展方面的領(lǐng)先公司之一。
2、三星：優(yōu)化工藝，獲得碳測(cè)量標(biāo)簽
“我們一直在評(píng)估芯片的整個(gè)制造周期中溫室氣體（greenhouse gas，GHG）排放對(duì)環(huán)境的影響?！比堑囊晃话l(fā)言人告訴CNBC，該公司正在優(yōu)化工藝技術(shù)和材料，努力實(shí)現(xiàn)以環(huán)保方式生產(chǎn)芯片。三星尚未正式宣布自己的凈零排放目標(biāo)，但韓國(guó)想在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的愿景，首先應(yīng)該解決的就是該公司的碳排放量問(wèn)題。
▲三星LPDDR5五代低功耗雙倍數(shù)據(jù)率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（圖片來(lái)源為三星官網(wǎng)）
獲得二氧化碳測(cè)量標(biāo)簽是減少碳排放的關(guān)鍵第一步，因?yàn)樗匀蚬J(rèn)的規(guī)范（PAS 2050）驗(yàn)證了產(chǎn)品當(dāng)前的碳排放，三星可以將其作為衡量未來(lái)碳減排的基準(zhǔn)。
到目前為止，三星已經(jīng)有14種半導(dǎo)體產(chǎn)品獲得了碳信托基金的認(rèn)證。
此外，三星電子之前的聲明表示，已為其美國(guó)、歐洲和中國(guó)的所有業(yè)務(wù)使用了100%可再生能源，并且正在為其南韓園區(qū)增設(shè)光伏發(fā)電設(shè)備和地?zé)岚l(fā)電設(shè)備。
3、英特爾：水循環(huán)率達(dá)80%，繼續(xù)減少能源消耗
英特爾公司可持續(xù)發(fā)展部門(mén)經(jīng)理Fawn Bergen告訴CNBC：“減少芯片制作過(guò)程中的能源消耗是英特爾整體氣候戰(zhàn)略的核心及其2030年的目標(biāo)?！?/p>
英特爾表示，該公司已經(jīng)是美國(guó)可再生能源的三大用戶之一，并且已經(jīng)堅(jiān)持自愿減排20余年。目前英特爾有約80%的用水可以循環(huán)使用，并計(jì)劃將其水循環(huán)率提高至100%。并計(jì)劃到2020年，其芯片制造過(guò)程中使用的能源有82%都來(lái)自太陽(yáng)能和地?zé)崮艿染G色能源。
▲Ronler Acres水資源回收項(xiàng)目（圖片來(lái)源為英特爾官網(wǎng)）
除提高水循環(huán)率以外，英特爾還運(yùn)行了多個(gè)項(xiàng)目，幫助該公司節(jié)省了1.61億千瓦時(shí)的能源。英特爾表示，今年，類似的項(xiàng)目將幫助它額外節(jié)省1.25億千瓦時(shí)的能源。
Prakash表示：“節(jié)能減排另一個(gè)挑戰(zhàn)是公司本身。比如蘋(píng)果，可以設(shè)定一個(gè)目標(biāo)。但是，要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就需要讓分布在多個(gè)層次的供應(yīng)商也參與進(jìn)來(lái)，并制定自己的ESG（環(huán)境、社會(huì)和公司治理）戰(zhàn)略，這不會(huì)很容易。”
結(jié)語(yǔ)：芯片生產(chǎn)與節(jié)能減排并重
全球缺芯浪潮還未消退，芯片行業(yè)又面臨節(jié)能減排的難題，芯片制造商在擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模緩解芯片短缺的同時(shí)，減少碳排放量并有效利用可再生能源也十分重要。
COP26大會(huì)圓滿落幕，近200個(gè)國(guó)家簽署《格拉斯哥氣候公約》，旨在遏制全球變暖，并加快向更清潔經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。此前，各國(guó)也被要求提出2030年的減排目標(biāo)，與到本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈零排放相一致。戰(zhàn)略咨詢公司創(chuàng)新未來(lái)中心的地緣政治戰(zhàn)略家Abishur Prakash告訴CNBC，將承諾付諸實(shí)踐將是最困難的部分。但不同國(guó)家、企業(yè)都在為減少碳排放、保護(hù)環(huán)境方面貢獻(xiàn)著自己的力量。
來(lái)源：CNBC
