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，近日，《聯合國氣候變化框架公約》第26次締約方會議（COP26）結束，會議聚焦提升減排力度、氣候資金、全球碳市場等重點問題。
在本次COP26會議中，半導體行業碳排放問題也被關注討論。據悉，當下半導體行業的碳排放量日益增加，甚至已經超過此前碳排放量增速較快的汽車行業，其中臺積電、三星、英特爾的碳排放量逐年上漲。
外媒CNBC援引彭博社的數據統計，臺積電2017年的碳排放量為600萬噸，2019年為800萬噸，2020年為1500萬噸，在過去幾年，臺積電的溫室氣體排放量已超過汽車巨頭通用公司的排放量。
當下，半導體行業實現節能減排是推動全球實現凈零排放的重要部分。半導體企業如何看待這一問題？又為之采取了哪些措施？本文對這些問題進行了深入探討。
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，目前半導體行業的碳排放量仍然很大。從戰斗機、汽車到智能水壺、電子門鈴，芯片可能在引擎蓋、智能面板下隱藏地很深，但制造它們仍需要大量的能量。
▲芯片制造過程
如今經濟發展是由技術驅動的，因此制造芯片的小塊硅片至關重要，但在環境保護方面，它們的制造過程就不是那么環保了。
2020年，一份來自哈佛大學研究人員發布的報告中指出，芯片制造行業的碳排放量“占電子設備碳輸出的大部分”。芯片制造過程中一些能源來自可再生能源，但大部分來自煤炭和天然氣等化石燃料，而且一些芯片制造商現在排放的碳比知名汽車制造商還多。
技術和市場研究公司Forrester分析師Glenn O’Donnell在接受外媒CNBC采訪時表示，半導體生產過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“薄片”上繼續完成構建芯片的工序。
O’Donnell表示，其次，制造芯片的過程需要使用一系列高耗能的設備，將各種材料分層安置到晶圓上。
芯片制造中使用的擴散爐、離子注入機和等離子蝕刻機都需要相當大的功率，有些還需要非常高的溫度。例如，擴散爐的運行溫度為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小時，才能改變硅的表面特性。
二、臺積電年排碳1500萬噸，超通用汽車
世界上大部分芯片都是在亞洲制造的。臺積電生產的芯片數量比全球其他公司都多，由于臺積電的存在，臺灣變成一個特別的芯片生產“溫床”。
臺灣綠色和平組織研究員陳容仁（Yung-Jen Chen）在接受外媒CNBC采訪時表示，臺積電排放的碳比任何其他芯片制造商都多，遠遠超過其他公司。
信息技術研究和分析公司Gartner的分析師Alan Priestley表示，繼臺積電之后，三星和英特爾在半導體行業的碳足跡排在第二、三位。“與大多數行業一樣，碳足跡受企業規模的影響。”他解釋說，“排放量將隨著晶圓廠的規模和數量擴大而增加，因此半導體供應商越大，其碳足跡就越大。”
據綠色和平組織稱，臺積電為蘋果和特斯拉等公司生產芯片，每年用電量超過臺灣省會臺北。
由于電力消耗，臺積電在2017年排放了600萬噸碳，2019年為800萬噸，2020年為1500萬噸。
半導體行業臺積電的碳排放量已超過通用公司，Priestley表示，將半導體行業的排放量與物流、航空和航運等其他行業的排放量進行比較非常重要。
此外，臺積電正在臺灣和亞利桑那州設立大型新工廠。這些數十億美元的設施將增加芯片供應，同時也會增加臺積電的用電量。
陳容仁說：“臺積電的碳排放量可以在其共享的《年度可持續發展報告》中看到，由于臺積電工廠不斷擴張，其碳排放量仍在迅速增加。”
臺積電的競爭對手三星的芯片廠在2020年排放了1290萬噸二氧化碳當量，是半導體行業的第二大碳排放企業。
但相比于臺積電和三星，英特爾近年來卻因碳排放量減少而受到稱贊。2020年，全球共消耗了1061億千瓦時的能源，英特爾僅生產了288萬噸二氧化碳當量。而亞利桑那州的一家晶圓廠在2021年前三個月就已經消耗了5.61億千瓦時的能源。
三、臺積電、三星、英特爾如何節能減排？
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，以確保在擴大運營規模的同時減少排放。
1、臺積電：購買海上風電場，實施節能項目
“減少碳排放，關鍵是將電力轉換為清潔能源。”陳容仁說，芯片制造商渴望盡快做到這一點。
今年夏天，臺積電宣布希望到2050年實現凈零排放，并設定了到2030年，全公司范圍可再生能源使用率達到40%的目標。
但鑒于臺灣能源結構的構成，這并不容易。根據英荷殼牌石油公司編撰的能源統計年鑒《BP世界能源統計年鑒》的數據，2019年，在整個臺灣有91.5%的一次能源是由化石燃料產生的。
據綠色和平組織稱，臺積電生產能耗目前占臺灣總發電量的4.8%，到2022年這一數字將上升至7.2%。
因此，臺積電為了在擴大運營規模的同時減少用電量。在2020年7月，臺積電與丹麥海上風電開發聲Orsted簽署了一項為期20年的協議，購買臺灣西海岸正在開發的兩個海上風電場的全部產能。
臺積電副發言人Nina Kao在接受外媒CNBC采訪時表示，該公司計劃購買更多可再生能源和碳排放權，此外還希望提高工廠設備的效率，并實施更多的節能項目。
此外，全球可持續發展領域最重要的標準之一道瓊斯可持續發展指數11月12日發布，臺積電被評為全球半導體領域可持續發展方面的領先公司之一。
2、三星：優化工藝，獲得碳測量標簽
“我們一直在評估芯片的整個制造周期中溫室氣體（greenhouse gas，GHG）排放對環境的影響。”三星的一位發言人告訴CNBC，該公司正在優化工藝技術和材料，努力實現以環保方式生產芯片。三星尚未正式宣布自己的凈零排放目標，但韓國想在2050年實現碳中和的愿景，首先應該解決的就是該公司的碳排放量問題。
▲三星LPDDR5五代低功耗雙倍數據率同步動態隨機存儲器（圖片來源為三星官網）
獲得二氧化碳測量標簽是減少碳排放的關鍵第一步，因為它以全球公認的規范（PAS 2050）驗證了產品當前的碳排放，三星可以將其作為衡量未來碳減排的基準。
到目前為止，三星已經有14種半導體產品獲得了碳信托基金的認證。
此外，三星電子之前的聲明表示，已為其美國、歐洲和中國的所有業務使用了100%可再生能源，并且正在為其南韓園區增設光伏發電設備和地熱發電設備。
3、英特爾：水循環率達80%，繼續減少能源消耗
英特爾公司可持續發展部門經理Fawn Bergen告訴CNBC：“減少芯片制作過程中的能源消耗是英特爾整體氣候戰略的核心及其2030年的目標。”
英特爾表示，該公司已經是美國可再生能源的三大用戶之一，并且已經堅持自愿減排20余年。目前英特爾有約80%的用水可以循環使用，并計劃將其水循環率提高至100%。并計劃到2020年，其芯片制造過程中使用的能源有82%都來自太陽能和地熱能等綠色能源。
▲Ronler Acres水資源回收項目（圖片來源為英特爾官網）
除提高水循環率以外，英特爾還運行了多個項目，幫助該公司節省了1.61億千瓦時的能源。英特爾表示，今年，類似的項目將幫助它額外節省1.25億千瓦時的能源。
Prakash表示：“節能減排另一個挑戰是公司本身。比如蘋果，可以設定一個目標。但是，要實現這些目標，就需要讓分布在多個層次的供應商也參與進來，并制定自己的ESG（環境、社會和公司治理）戰略，這不會很容易。”
結語：芯片生產與節能減排并重
全球缺芯浪潮還未消退，芯片行業又面臨節能減排的難題，芯片制造商在擴大運營規模緩解芯片短缺的同時，減少碳排放量并有效利用可再生能源也十分重要。
COP26大會圓滿落幕，近200個國家簽署《格拉斯哥氣候公約》，旨在遏制全球變暖，并加快向更清潔經濟轉變。此前，各國也被要求提出2030年的減排目標，與到本世紀中葉實現凈零排放相一致。戰略咨詢公司創新未來中心的地緣政治戰略家Abishur Prakash告訴CNBC，將承諾付諸實踐將是最困難的部分。但不同國家、企業都在為減少碳排放、保護環境方面貢獻著自己的力量。
來源：CNBC
