芯東西（公眾號：aichip001）
編譯?| ?程茜
編輯 | ?李水青
芯東西11月16日消息(xi)，近日，《聯合國氣候變化框架(jia)公約》第26次締約方(fang)會(hui)議（COP26）結束(shu)，會(hui)議聚焦提(ti)升減排力(li)度、氣候資(zi)金、全球碳市場(chang)等重點(dian)問題。
在(zai)本次(ci)COP26會議中(zhong)，半導體(ti)(ti)行業(ye)碳(tan)排(pai)放(fang)問題也被(bei)關注討(tao)論。據悉(xi)，當(dang)下半導體(ti)(ti)行業(ye)的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)量日益(yi)增加(jia)，甚至已經超過此前碳(tan)排(pai)放(fang)量增速較快(kuai)的(de)汽車行業(ye)，其中(zhong)臺積電、三星、英特爾的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)量逐年上漲。
外媒CNBC援引彭(peng)博社的(de)(de)數據統計，臺(tai)積(ji)電(dian)2017年(nian)(nian)的(de)(de)碳排放(fang)量為600萬(wan)噸(dun)，2019年(nian)(nian)為800萬(wan)噸(dun)，2020年(nian)(nian)為1500萬(wan)噸(dun)，在過去幾年(nian)(nian)，臺(tai)積(ji)電(dian)的(de)(de)溫室氣體排放(fang)量已超過汽車巨(ju)頭通用公司的(de)(de)排放(fang)量。
當(dang)下，半(ban)導體(ti)行(xing)業實現節能減排(pai)是(shi)推動(dong)全球(qiu)實現凈(jing)零排(pai)放的重要(yao)部分。半(ban)導體(ti)企業如何(he)看待這一問(wen)題？又為(wei)之采(cai)取了(le)哪(na)些措施？本文對這些問(wen)題進行(xing)了(le)深入探(tan)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(reng)(reng)在持續，目前半導(dao)體行業的碳排放量(liang)仍(reng)(reng)然很大。從戰斗機(ji)、汽車到智(zhi)能(neng)水壺、電子門鈴，芯片(pian)可能(neng)在引(yin)擎蓋、智(zhi)能(neng)面板下隱藏地(di)很深，但制(zhi)造它(ta)們仍(reng)(reng)需要大量(liang)的能(neng)量(liang)。
▲芯片制造過程
如今經濟發展(zhan)是由技術驅動的，因此(ci)制造(zao)芯片(pian)(pian)的小塊硅片(pian)(pian)至關重要，但在(zai)環境保護方面，它們的制造(zao)過程就不是那么環保了。
2020年，一(yi)份(fen)來(lai)(lai)自哈佛大(da)學研(yan)究人(ren)員發(fa)布的報(bao)告中指出，芯片制(zhi)造(zao)行業的碳(tan)(tan)排放量“占電子設(she)備碳(tan)(tan)輸出的大(da)部分(fen)”。芯片制(zhi)造(zao)過程中一(yi)些能源來(lai)(lai)自可(ke)再(zai)生(sheng)能源，但大(da)部分(fen)來(lai)(lai)自煤(mei)炭和(he)天然氣等化石燃料，而(er)且(qie)一(yi)些芯片制(zhi)造(zao)商現(xian)在(zai)排放的碳(tan)(tan)比知名(ming)汽車制(zhi)造(zao)商還多(duo)。
技術和市場研究公司Forrester分析師Glenn O’Donnell在接受外媒CNBC采(cai)訪時表示，半導體生產過(guo)程的(de)很多工序(xu)都需要大量電(dian)力。首(shou)先，芯片制造(zao)商需要獲取原始硅(gui)(gui)，即沙子，將(jiang)其熔化(hua)、純化(hua)，然后鍛(duan)造(zao)成(cheng)硅(gui)(gui)“棒”，而這(zhe)幾道工序(xu)中用到的(de)熔爐非常耗能(neng)。然后制造(zao)商再將(jiang)純化(hua)的(de)硅(gui)(gui)棒“像熟(shu)食肉一樣切(qie)成(cheng)薄(bo)片”，在這(zhe)個“薄(bo)片”上(shang)繼續完成(cheng)構建(jian)芯片的(de)工序(xu)。
O’Donnell表示，其次(ci)，制造芯片的過程需要使用一系列高耗(hao)能的設備(bei)，將各(ge)種材料分(fen)層安置到晶圓上。
芯片(pian)制(zhi)造中(zhong)(zhong)使用的(de)擴(kuo)散爐、離(li)子注入機(ji)和等離(li)子蝕刻(ke)機(ji)都需要相當(dang)大的(de)功率，有些還需要非常高的(de)溫(wen)度(du)(du)。例如，擴(kuo)散爐的(de)運行(xing)溫(wen)度(du)(du)為1,200華(hua)氏(shi)度(du)(du)（約648.89攝氏(shi)度(du)(du)）至2,000華(hua)氏(shi)度(du)(du)（約1093.33攝氏(shi)度(du)(du)），而晶片(pian)需要在爐中(zhong)(zhong)一(yi)次性放置數小時，才能改變(bian)硅的(de)表(biao)面特性。
二、臺積電年排碳1500萬噸，超通用汽車
世界(jie)上大(da)部分芯(xin)片都(dou)是在亞洲(zhou)制造(zao)的(de)(de)。臺積(ji)電(dian)生產(chan)的(de)(de)芯(xin)片數量比全球其他公司都(dou)多，由于臺積(ji)電(dian)的(de)(de)存在，臺灣變成一(yi)個特別的(de)(de)芯(xin)片生產(chan)“溫(wen)床(chuang)”。
臺灣綠色(se)和平(ping)組(zu)織研究員陳容(rong)仁(ren)（Yung-Jen Chen）在接受外媒CNBC采(cai)訪時表示，臺積(ji)電(dian)排放的碳比任何(he)其他芯(xin)片制造商都多，遠遠超過(guo)其他公(gong)司。
信息技術研(yan)究和(he)分析公司Gartner的(de)分析師Alan Priestley表示，繼臺積電之后，三星和(he)英特爾(er)在半(ban)導體(ti)行業(ye)的(de)碳足(zu)(zu)跡(ji)排在第二(er)、三位。“與大多(duo)數(shu)行業(ye)一樣，碳足(zu)(zu)跡(ji)受企(qi)業(ye)規(gui)模的(de)影響。”他解釋說，“排放量將隨著晶圓廠的(de)規(gui)模和(he)數(shu)量擴大而增加，因此半(ban)導體(ti)供(gong)應商越(yue)大，其(qi)碳足(zu)(zu)跡(ji)就越(yue)大。”
據(ju)綠(lv)色和平組(zu)織稱，臺積電(dian)為蘋果和特斯拉等公司生產芯片(pian)，每年用電(dian)量超(chao)過臺灣省會臺北。
由于電(dian)力消耗，臺積(ji)電(dian)在2017年(nian)排(pai)放了600萬(wan)噸(dun)碳，2019年(nian)為(wei)800萬(wan)噸(dun)，2020年(nian)為(wei)1500萬(wan)噸(dun)。
半導體行(xing)業(ye)臺積電的(de)碳排(pai)(pai)放量(liang)已超過(guo)通用公司，Priestley表(biao)示，將(jiang)半導體行(xing)業(ye)的(de)排(pai)(pai)放量(liang)與物流、航空(kong)和(he)航運等其他行(xing)業(ye)的(de)排(pai)(pai)放量(liang)進行(xing)比較非常重要。
此外，臺(tai)(tai)積(ji)(ji)電(dian)正在(zai)臺(tai)(tai)灣和亞(ya)利桑(sang)那州設立大型新工廠。這些數十億美元(yuan)的(de)設施將增(zeng)加(jia)(jia)芯片(pian)供應，同時也會增(zeng)加(jia)(jia)臺(tai)(tai)積(ji)(ji)電(dian)的(de)用電(dian)量。
陳容仁說：“臺積電的碳(tan)排放量可(ke)(ke)以(yi)在其(qi)共享的《年度可(ke)(ke)持續(xu)發(fa)展報告》中看到，由(you)于臺積電工廠不(bu)斷擴(kuo)張，其(qi)碳(tan)排放量仍在迅速(su)增加(jia)。”
臺積電的競爭(zheng)對手三(san)星的芯(xin)片(pian)廠(chang)在2020年(nian)排(pai)放(fang)了1290萬噸(dun)二氧化碳當量，是半導體行業(ye)的第二大碳排(pai)放(fang)企業(ye)。
但(dan)相(xiang)比于臺積(ji)電和三星(xing)，英(ying)特爾近年來卻因(yin)碳排放量(liang)減(jian)少而受到(dao)稱贊。2020年，全(quan)球共(gong)消耗了1061億(yi)千瓦(wa)時的(de)能(neng)源，英(ying)特爾僅(jin)生產了288萬噸二氧化(hua)碳當量(liang)。而亞利桑那州的(de)一家晶圓廠在2021年前(qian)三個(ge)月(yue)就已(yi)經消耗了5.61億(yi)千瓦(wa)時的(de)能(neng)源。
三、臺積電、三星、英特爾如何節能減排？
全球的(de)芯(xin)片制(zhi)造商(shang)都在(zai)積極探索減少(shao)碳排(pai)放量的(de)有效措(cuo)施，一位知情人士告訴CNBC，芯(xin)片制(zhi)造商(shang)們正在(zai)采取行動，以確保在(zai)擴(kuo)大運(yun)營(ying)規模的(de)同時減少(shao)排(pai)放。
1、臺積電：購買海上風電場，實施節能項目
“減少碳排放，關(guan)鍵是將電力轉換(huan)為清潔能源(yuan)。”陳容仁說，芯片(pian)制造商渴望盡快做(zuo)到(dao)這一點。
今年(nian)夏(xia)天，臺積電(dian)宣布希望到2050年(nian)實現凈(jing)零(ling)排放，并設定了(le)到2030年(nian)，全公司范圍可再生能源使用率達到40%的(de)目標。
但鑒于臺(tai)灣能源結構(gou)的(de)構(gou)成，這并(bing)不容易。根據(ju)(ju)英(ying)荷殼牌石(shi)油(you)公司編撰的(de)能源統(tong)計年(nian)(nian)鑒《BP世界能源統(tong)計年(nian)(nian)鑒》的(de)數據(ju)(ju)，2019年(nian)(nian)，在整(zheng)個臺(tai)灣有91.5%的(de)一次能源是(shi)由化石(shi)燃料(liao)產生的(de)。
據綠色和平組織(zhi)稱，臺積電(dian)生產能耗目前占臺灣總發電(dian)量的4.8%，到2022年這一數字將上升至7.2%。
因此，臺(tai)積電為了(le)在擴大運營規模的同時減少用電量。在2020年(nian)7月，臺(tai)積電與丹(dan)麥海(hai)(hai)上風電開發(fa)聲Orsted簽署了(le)一(yi)項為期20年(nian)的協議，購買臺(tai)灣西海(hai)(hai)岸(an)正在開發(fa)的兩(liang)個海(hai)(hai)上風電場的全部產能。
臺積(ji)電副發言(yan)人Nina Kao在接受外媒CNBC采(cai)訪(fang)時表示(shi)，該公司計劃購(gou)買更(geng)多(duo)可再生能源和(he)碳排放(fang)權(quan)，此(ci)外還希(xi)望提高工廠設備的(de)效率，并實施(shi)更(geng)多(duo)的(de)節能項(xiang)目(mu)。
此外，全球可持(chi)續發(fa)(fa)(fa)展(zhan)領(ling)(ling)(ling)域(yu)最重要(yao)的標準之一道瓊斯可持(chi)續發(fa)(fa)(fa)展(zhan)指數(shu)11月(yue)12日發(fa)(fa)(fa)布，臺積電(dian)被評為(wei)全球半導體(ti)領(ling)(ling)(ling)域(yu)可持(chi)續發(fa)(fa)(fa)展(zhan)方面的領(ling)(ling)(ling)先公司之一。
2、三星：優化工藝，獲得碳測量標簽
“我們一(yi)直(zhi)在評(ping)估芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)整(zheng)個制造(zao)周期(qi)中溫(wen)室氣(qi)體(ti)（greenhouse gas，GHG）排(pai)放對環(huan)(huan)境的(de)(de)(de)影(ying)響。”三星的(de)(de)(de)一(yi)位發言人告訴CNBC，該(gai)(gai)公司(si)正在優化工藝(yi)技(ji)術和材料，努力實現以環(huan)(huan)保方(fang)式生產芯(xin)片(pian)。三星尚(shang)未正式宣布(bu)自己的(de)(de)(de)凈零排(pai)放目標，但韓國想在2050年(nian)實現碳中和的(de)(de)(de)愿景，首先(xian)應該(gai)(gai)解決的(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)該(gai)(gai)公司(si)的(de)(de)(de)碳排(pai)放量問題。
▲三星LPDDR5五代低功耗雙倍數據(ju)率同步動態隨(sui)機存儲器（圖片來源為三星官網）
獲(huo)得二氧化碳(tan)測量標簽是減少碳(tan)排放的(de)關鍵第一步，因為(wei)它以全球(qiu)公認的(de)規范(fan)（PAS 2050）驗證了產品(pin)當(dang)前的(de)碳(tan)排放，三星可以將其(qi)作為(wei)衡(heng)量未來碳(tan)減排的(de)基準。
到(dao)目前為止(zhi)，三星(xing)已經有14種半導體產品獲得了(le)碳(tan)信托基金的(de)認證。
此外，三星電(dian)子(zi)之(zhi)前的聲明表示，已為(wei)其(qi)美國(guo)、歐洲(zhou)和(he)中國(guo)的所(suo)有(you)業(ye)務使用了(le)100%可再生能源，并(bing)且正在為(wei)其(qi)南韓園區增設光伏(fu)發電(dian)設備和(he)地熱發電(dian)設備。
3、英特爾：水循環率達80%，繼續減少能源消耗
英(ying)特(te)爾(er)公司(si)可(ke)持續發展部門經理(li)Fawn Bergen告訴(su)CNBC：“減(jian)少芯(xin)片制作過程中的(de)(de)能源消耗是英(ying)特(te)爾(er)整體氣(qi)候(hou)戰略的(de)(de)核(he)心(xin)及其2030年(nian)的(de)(de)目(mu)標。”
英特爾表示，該公司已經(jing)是美國可再生能(neng)源(yuan)的三大用戶之一(yi)，并且(qie)已經(jing)堅持自(zi)愿減排20余(yu)年。目前英特爾有約80%的用水可以循環(huan)使用，并計(ji)劃(hua)將其(qi)水循環(huan)率提高(gao)至100%。并計(ji)劃(hua)到(dao)2020年，其(qi)芯片制(zhi)造過程中使用的能(neng)源(yuan)有82%都來自(zi)太(tai)陽能(neng)和地熱能(neng)等綠色能(neng)源(yuan)。
▲Ronler Acres水資源回(hui)收項目（圖片來源為英特爾官(guan)網）
除(chu)提高水循環率(lv)以(yi)外(wai)，英特(te)爾還運(yun)行了多個項目(mu)(mu)，幫助該公司節省了1.61億千瓦時(shi)的能源。英特(te)爾表示，今(jin)年，類似(si)的項目(mu)(mu)將幫助它(ta)額外(wai)節省1.25億千瓦時(shi)的能源。
Prakash表示：“節能減排(pai)另一個(ge)挑戰是公司(si)本(ben)身(shen)。比(bi)如蘋果(guo)，可以設定一個(ge)目標。但(dan)是，要實現這些(xie)目標，就需要讓分布在(zai)多個(ge)層次的(de)供應商也參與進來，并(bing)制定自己的(de)ESG（環境、社會(hui)(hui)和(he)公司(si)治理(li)）戰略，這不會(hui)(hui)很容易(yi)。”
結語：芯片生產與節能減排并重
全球缺芯浪潮還未(wei)消(xiao)退，芯片(pian)行業又面(mian)臨(lin)節能減排(pai)的難題，芯片(pian)制造商在(zai)擴大(da)運(yun)營規模(mo)緩解芯片(pian)短缺的同時(shi)，減少碳排(pai)放(fang)量并有效利用可再生能源也十分重要。
COP26大會圓滿落幕(mu)，近200個國(guo)家簽署《格拉斯哥(ge)氣候(hou)公約(yue)》，旨(zhi)在遏(e)制(zhi)全球(qiu)變(bian)暖(nuan)，并加快向更清潔經濟轉變(bian)。此前，各國(guo)也被要求提出2030年的(de)減排目(mu)標，與(yu)到本世紀中(zhong)葉實現(xian)凈零排放(fang)相一致。戰(zhan)略咨詢公司創新未(wei)來中(zhong)心的(de)地緣政治戰(zhan)略家Abishur Prakash告(gao)訴CNBC，將承(cheng)諾付諸實踐將是(shi)最(zui)困難的(de)部分(fen)。但(dan)不同國(guo)家、企業都在為減少碳排放(fang)、保護環境方(fang)面貢獻著(zhu)自(zi)己的(de)力量。
來源：CNBC
