芯东西（公众号：aichip001）
编译 | 程茜
编辑 | 李水青
芯东西(xi)11月16日(ri)(ri)消息(xi)，近日(ri)(ri)，《联合国气候变化框(kuang)架(jia)公(gong)约》第26次缔约方(fang)会(hui)议(yi)（COP26）结束(shu)，会(hui)议(yi)聚(ju)焦提升(sheng)减(jian)排力度、气候资(zi)金、全(quan)球碳市场等重(zhong)点问题(ti)。
在(zai)本(ben)次COP26会议(yi)中，半导(dao)体行业(ye)碳排放问(wen)题也被(bei)关注讨论。据悉，当下半导(dao)体行业(ye)的碳排放量日益(yi)增(zeng)(zeng)加，甚至已经超过(guo)此前(qian)碳排放量增(zeng)(zeng)速(su)较快(kuai)的汽车行业(ye)，其中台积电、三星、英特(te)尔的碳排放量逐年上(shang)涨。
外媒(mei)CNBC援引彭博社的(de)数(shu)据统计(ji)，台(tai)积(ji)电(dian)2017年的(de)碳排(pai)放(fang)(fang)量(liang)为(wei)600万(wan)吨，2019年为(wei)800万(wan)吨，2020年为(wei)1500万(wan)吨，在过去几年，台(tai)积(ji)电(dian)的(de)温室气体排(pai)放(fang)(fang)量(liang)已(yi)超(chao)过汽车巨头(tou)通用公司的(de)排(pai)放(fang)(fang)量(liang)。
当下，半导体行(xing)(xing)业(ye)实现节能减排(pai)是推(tui)动(dong)全球(qiu)实现净零(ling)排(pai)放的重(zhong)要部分(fen)。半导体企业(ye)如(ru)何看待这一问题？又为之采取了哪些(xie)措(cuo)施(shi)？本文对这些(xie)问题进行(xing)(xing)了深入探讨。
一、缺芯潮下，芯片制造碳排放依然超量
尽管全球缺(que)芯(xin)浪潮仍在(zai)持续，目前半导体行业的(de)碳排(pai)放量仍然很大。从战斗机、汽车到智(zhi)能(neng)水壶、电子门铃，芯(xin)片可能(neng)在(zai)引(yin)擎盖、智(zhi)能(neng)面板下隐藏(zang)地很深，但制造(zao)它们(men)仍需要大量的(de)能(neng)量。
▲芯片制造过程
如今经济(ji)发展是(shi)由技术驱(qu)动的，因此制(zhi)造芯片的小块硅片至关重要，但在(zai)环境保护方面，它们的制(zhi)造过(guo)程就不(bu)是(shi)那么环保了。
2020年(nian)，一份来自哈佛大学研究(jiu)人(ren)员(yuan)发布的报告中指出(chu)，芯片制造行业的碳(tan)(tan)排放量(liang)“占电子设备碳(tan)(tan)输出(chu)的大部分”。芯片制造过程(cheng)中一些能(neng)源来自可再生能(neng)源，但大部分来自煤炭和天然气等化(hua)石燃料，而且一些芯片制造商(shang)现在排放的碳(tan)(tan)比知名汽车制造商(shang)还多。
技术(shu)和市场(chang)研(yan)究公司Forrester分(fen)析师Glenn O’Donnell在接受外媒(mei)CNBC采访(fang)时表示，半导体生产过程的(de)很多(duo)工序(xu)都需要大量电力。首先，芯片制造(zao)商需要获取原始(shi)硅(gui)，即沙子，将其熔(rong)化、纯化，然后锻造(zao)成硅(gui)“棒”，而这(zhei)几道工序(xu)中用到(dao)的(de)熔(rong)炉非(fei)常(chang)耗(hao)能。然后制造(zao)商再(zai)将纯化的(de)硅(gui)棒“像(xiang)熟食肉(rou)一样切成薄片”，在这(zhei)个(ge)“薄片”上继续完成构建芯片的(de)工序(xu)。
O’Donnell表示，其次，制造芯(xin)片的(de)过程需要使用一系列高(gao)耗能的(de)设备，将各(ge)种材(cai)料分层安置到晶圆上。
芯片(pian)制造中(zhong)使用(yong)的扩(kuo)散炉(lu)、离(li)子注入机(ji)和等离(li)子蚀(shi)刻机(ji)都需要(yao)相当大(da)的功率，有些还需要(yao)非常高的温度。例如，扩(kuo)散炉(lu)的运行(xing)温度为1,200华氏(shi)度（约(yue)648.89摄氏(shi)度）至2,000华氏(shi)度（约(yue)1093.33摄氏(shi)度），而(er)晶(jing)片(pian)需要(yao)在炉(lu)中(zhong)一次性(xing)放(fang)置数小时，才能改变硅的表面特性(xing)。
二、台积电年排碳1500万吨，超通用汽车
世界(jie)上大部分(fen)芯片都是(shi)在(zai)亚洲制造(zao)的(de)。台(tai)积电(dian)生产(chan)的(de)芯片数量比全球其他公司都多，由于(yu)台(tai)积电(dian)的(de)存在(zai)，台(tai)湾变成(cheng)一个(ge)特别的(de)芯片生产(chan)“温(wen)床”。
台湾绿色和平组织(zhi)研究员(yuan)陈容仁(ren)（Yung-Jen Chen）在接受外媒CNBC采访(fang)时表(biao)示，台积电排放的碳比任何其(qi)他芯(xin)片制造商都多，远远超(chao)过其(qi)他公(gong)司。
信(xin)息技(ji)术(shu)研究和分(fen)析公司(si)Gartner的分(fen)析师(shi)Alan Priestley表示，继台积电之(zhi)后，三星和英特尔(er)在半导体行业的碳(tan)足迹(ji)排在第二(er)、三位。“与大多数行业一样，碳(tan)足迹(ji)受(shou)企业规模的影响。”他解释说，“排放量(liang)(liang)将随着晶圆厂的规模和数量(liang)(liang)扩大而增(zeng)加，因此半导体供应商(shang)越大，其碳(tan)足迹(ji)就越大。”
据(ju)绿色和平组织称，台(tai)积电为苹果和特斯拉等公(gong)司(si)生产(chan)芯(xin)片，每年用电量超过台(tai)湾省会(hui)台(tai)北。
由(you)于电力消耗，台积电在2017年排放了600万吨(dun)碳，2019年为800万吨(dun)，2020年为1500万吨(dun)。
半(ban)导体行业(ye)(ye)台积电的(de)碳排放量已超过通用公司，Priestley表示，将半(ban)导体行业(ye)(ye)的(de)排放量与(yu)物流、航空和航运等(deng)其他行业(ye)(ye)的(de)排放量进行比(bi)较非(fei)常重要。
此(ci)外(wai)，台(tai)积(ji)电(dian)(dian)正(zheng)在(zai)台(tai)湾和亚利桑那(nei)州设立大型新工(gong)厂。这些数十(shi)亿美元的设施将增加芯片供应(ying)，同时也(ye)会增加台(tai)积(ji)电(dian)(dian)的用电(dian)(dian)量。
陈容仁说：“台(tai)积(ji)电的(de)碳排(pai)放量可(ke)以(yi)在其(qi)共享的(de)《年度可(ke)持续发展报告》中看到，由于台(tai)积(ji)电工厂(chang)不断扩(kuo)张，其(qi)碳排(pai)放量仍在迅(xun)速增加。”
台(tai)积电的(de)竞争对手三星的(de)芯片厂在(zai)2020年排放了1290万(wan)吨二氧化碳(tan)(tan)当量，是半导体行业的(de)第二大碳(tan)(tan)排放企业。
但相(xiang)比于台积电和三星，英特尔近(jin)年来(lai)却因碳排放量(liang)减少而受到称赞。2020年，全(quan)球(qiu)共消(xiao)耗了1061亿(yi)千(qian)瓦时(shi)的能源，英特尔仅生产了288万吨二氧化(hua)碳当量(liang)。而亚利桑那(nei)州的一家晶圆厂(chang)在2021年前三个月就(jiu)已(yi)经消(xiao)耗了5.61亿(yi)千(qian)瓦时(shi)的能源。
三、台积电、三星、英特尔如何节能减排？
全球(qiu)的(de)芯片制造商都在积极探索减(jian)(jian)少碳排(pai)放量的(de)有效措(cuo)施，一位(wei)知情人(ren)士告诉CNBC，芯片制造商们(men)正在采取行动，以确保在扩(kuo)大运(yun)营规模的(de)同时减(jian)(jian)少排(pai)放。
1、台积电：购买海上风电场，实施节能项目
“减少碳(tan)排放，关键是(shi)将电力转(zhuan)换为清洁能源。”陈容仁说，芯片制造商渴望(wang)尽快做到(dao)这一(yi)点。
今年(nian)夏天，台积电(dian)宣布希望到(dao)(dao)2050年(nian)实(shi)现净零排放，并设定了到(dao)(dao)2030年(nian)，全公司范围可(ke)再生能源使用率达(da)到(dao)(dao)40%的目标。
但鉴(jian)于台湾(wan)能(neng)源(yuan)(yuan)结构的构成，这并(bing)不(bu)容易(yi)。根据英荷壳牌(pai)石(shi)油公司(si)编撰的能(neng)源(yuan)(yuan)统(tong)(tong)计年鉴(jian)《BP世界能(neng)源(yuan)(yuan)统(tong)(tong)计年鉴(jian)》的数(shu)据，2019年，在(zai)整个台湾(wan)有91.5%的一次能(neng)源(yuan)(yuan)是由化石(shi)燃(ran)料产生的。
据绿色(se)和(he)平组织称，台(tai)积电生产能耗目(mu)前(qian)占台(tai)湾总发电量的4.8%，到(dao)2022年这一数字(zi)将上升(sheng)至7.2%。
因此，台积(ji)电(dian)(dian)为了在(zai)扩大(da)运营规(gui)模的(de)同时减少用电(dian)(dian)量。在(zai)2020年(nian)7月，台积(ji)电(dian)(dian)与丹麦海上风电(dian)(dian)开(kai)(kai)发声Orsted签署了一项为期(qi)20年(nian)的(de)协议，购买台湾西海岸正在(zai)开(kai)(kai)发的(de)两个海上风电(dian)(dian)场的(de)全部产能。
台积电副发言人(ren)Nina Kao在接受(shou)外媒(mei)CNBC采访时表示，该公司计划购(gou)买(mai)更多可再生能源(yuan)和碳(tan)排(pai)放权，此外还希望提高工(gong)厂设备的效率，并实施更多的节能项目。
此外(wai)，全球(qiu)(qiu)可持续发展领域(yu)最重要的(de)标准之一道琼斯可持续发展指数11月12日发布，台积电被评为全球(qiu)(qiu)半(ban)导(dao)体领域(yu)可持续发展方面(mian)的(de)领先公司之一。
2、三星：优化工艺，获得碳测量标签
“我们一直(zhi)在评估芯片(pian)的(de)(de)(de)整个制造周期中(zhong)温室气体（greenhouse gas，GHG）排放(fang)(fang)对环境(jing)的(de)(de)(de)影(ying)响。”三星的(de)(de)(de)一位发言人告诉CNBC，该(gai)(gai)公司(si)(si)正在优化工艺技术和材料，努力实现以环保方式生产芯片(pian)。三星尚未正式宣布自己的(de)(de)(de)净零排放(fang)(fang)目标，但韩国想在2050年实现碳中(zhong)和的(de)(de)(de)愿景(jing)，首先(xian)应该(gai)(gai)解决的(de)(de)(de)就是该(gai)(gai)公司(si)(si)的(de)(de)(de)碳排放(fang)(fang)量(liang)问题。
▲三星LPDDR5五代低功耗双(shuang)倍数据率同步动态随机存储器（图片来源为三星官网）
获得(de)二氧化碳(tan)测量标签是(shi)减少碳(tan)排放的关(guan)键第一步(bu)，因为(wei)(wei)它以(yi)全球公认的规(gui)范（PAS 2050）验证了产品当前的碳(tan)排放，三星(xing)可以(yi)将其作为(wei)(wei)衡量未来碳(tan)减排的基(ji)准。
到目前(qian)为止(zhi)，三星(xing)已经有(you)14种半导体产(chan)品获得了碳信托(tuo)基金的认证。
此外，三星电(dian)子之前的声明(ming)表示，已(yi)为其美国、欧洲(zhou)和(he)中(zhong)国的所有业务使用了100%可再生能源，并且正在为其南韩园区增设光伏发电(dian)设备和(he)地热发电(dian)设备。
3、英特尔：水循环率达80%，继续减少能源消耗
英特尔(er)公司可持续发(fa)展(zhan)部门经理(li)Fawn Bergen告诉CNBC：“减少芯片制作过(guo)程中的(de)(de)能源消(xiao)耗是英特尔(er)整体(ti)气(qi)候战略的(de)(de)核心及(ji)其(qi)2030年(nian)的(de)(de)目(mu)标(biao)。”
英(ying)特尔(er)表示，该公司已(yi)经是美国可再生能源(yuan)的三大用(yong)(yong)户之一，并且已(yi)经坚持自愿减排20余年(nian)。目前英(ying)特尔(er)有(you)约80%的用(yong)(yong)水可以循(xun)(xun)环使用(yong)(yong)，并计划(hua)将(jiang)其(qi)水循(xun)(xun)环率提高至100%。并计划(hua)到2020年(nian)，其(qi)芯片制(zhi)造过程中使用(yong)(yong)的能源(yuan)有(you)82%都(dou)来自太阳能和地热能等绿色能源(yuan)。
▲Ronler Acres水资源(yuan)回收项目（图片来源(yuan)为英(ying)特尔官网(wang)）
除提高水循环(huan)率以外，英特(te)尔还(hai)运行(xing)了(le)多个项目，帮(bang)助(zhu)该公司节省了(le)1.61亿(yi)千(qian)瓦时(shi)的(de)能(neng)源。英特(te)尔表示，今年，类似(si)的(de)项目将帮(bang)助(zhu)它额外节省1.25亿(yi)千(qian)瓦时(shi)的(de)能(neng)源。
Prakash表示：“节能减排另一(yi)个挑(tiao)战是(shi)公司本身。比如苹果，可(ke)以设定一(yi)个目标。但是(shi)，要(yao)实(shi)现这些目标，就需要(yao)让分布在多个层次的(de)供应商(shang)也参与进来(lai)，并(bing)制(zhi)定自(zi)己的(de)ESG（环境、社会(hui)和公司治理(li)）战略，这不会(hui)很容易(yi)。”
结语：芯片生产与节能减排并重
全球(qiu)缺芯浪潮(chao)还未消退(tui)，芯片行业又面临节能(neng)减(jian)排的(de)难题，芯片制造商在扩大运营规模缓解芯片短缺的(de)同(tong)时(shi)，减(jian)少碳(tan)排放量(liang)并(bing)有效利用可再(zai)生能(neng)源(yuan)也十(shi)分重要。
COP26大会(hui)圆满落幕(mu)，近(jin)200个(ge)国(guo)家(jia)签署《格拉斯哥气候公(gong)约》，旨在遏制全(quan)球变暖，并加(jia)快向更(geng)清(qing)洁经济转变。此前，各国(guo)也被要求提出2030年的(de)减排目标(biao)，与到本世纪中(zhong)叶(ye)实(shi)现净零排放相一致。战(zhan)略咨(zi)询公(gong)司(si)创新未来中(zhong)心的(de)地缘政(zheng)治(zhi)战(zhan)略家(jia)Abishur Prakash告诉CNBC，将承(cheng)诺(nuo)付诸(zhu)实(shi)践将是最(zui)困难的(de)部分。但不同国(guo)家(jia)、企业都在为减少碳排放、保护环境方面(mian)贡献着自己的(de)力量(liang)。
来源：CNBC
