Permintaan global untuk cip silikon, yang disertakan dalam segalanya dari telefon pintar hingga TVS hingga turbin angin, berkembang pesat, tetapi dengan kos yang besar: pelepasan karbon.
Industri ini menyajikan paradoks. Memenuhi sasaran iklim global akan bergantung sebahagiannya pada semikonduktor. Mereka adalah bahagian tidak terpisahkan dari kereta elektrik, susunan suria dan turbin angin. Tetapi pembuatan cip juga menyumbang kepada krisis iklim. Ia memerlukan banyak tenaga dan air - kilang cip atau fabs dapat menggunakan berjuta-juta gelen air sehari - dan menghasilkan sisa berbahaya.
Oleh kerana industri semikonduktor berada di bawah pengawasan yang semakin meningkat, ia mula menangani kesan iklimnya. Minggu lalu, TSMC, pembuat chip terbesar di dunia, yang membekalkan Chips kepada Apple, berjanji untuk mencapai pelepasan sifar bersih menjelang 2050. Pengerusi TSMC&# 39 mengatakan syarikat itu bertujuan untuk&mengutip ; meluaskan kehadiran hijau kami dan mendorong industri ke arah pembangunan berkekalan rendah karbon" ;.
Tetapi penyahbekalan sektor ini akan menjadi cabaran besar.
TSMC sendiri menggunakan hampir 5 peratus tenaga elektrik Taiwan&# 39, yang dijangka meningkat kepada 7.2 peratus pada tahun 2022, menggunakan sekitar 63 juta tan air pada tahun 2019, menurut Greenpeace. Penggunaan air syarikat&menjadi topik kontroversi semasa kemarau Taiwan&tahun ini.
Di AS, kilang 700 hektar Intel&di Ocotillo, Ariz., Menghasilkan hampir 15,000 tan sampah dalam tiga bulan pertama tahun ini, kira-kira 60% daripadanya berbahaya. Ia juga menggunakan 927 juta gelen air tawar, cukup untuk mengisi sekitar 1.400 kolam renang Olimpik, dan menghabiskan tenaga 561 juta kilowatt jam.
Pembuatan cip, bukan penggunaan tenaga atau penggunaan perkakasan," menyumbang sebahagian besar pelepasan karbon dari peranti elektronik," Menulis penyelidik Universiti Harvard, Udit Gupta dan pengarang bersama dalam makalah tahun 2020.
Kekurangan global cip mewah kerana pandemi meningkatkan permintaan untuk elektronik dan wabak COVID-19 menutup fabs telah menambah fokus pada industri.
Dalam pasaran yang ketat, pembuat kenderaan telah berada di bahagian belakang barisan cip, jauh di belakang pelanggan semikonduktor yang lebih besar seperti Apple, yang menggunakan cip untuk memberikan kuasa pengkomputeran untuk telefon pintar, komputer riba dan peranti lain. Gm menghentikan pengeluaran di beberapa kilang Amerika Utara bulan ini, sementara Toyota mengatakan akan mengurangkan pengeluaran kenderaannya sebanyak 40 peratus pada bulan September.
Untuk meningkatkan pengeluaran, banyak negara melancarkan program besar untuk meningkatkan industri.
US Chip Act mencadangkan $ 52 bilion selama lima tahun untuk industri semikonduktor AS. Kesatuan Eropah telah mengemukakan undang-undangnya sendiri yang bertujuan meningkatkan bahagiannya dalam pasaran chip global kepada 20 peratus menjelang 2030. Presiden Suruhanjaya Eropah Ursula von der Leyen menyebutnya sebagai" persoalan mengenai kedaulatan teknologi" di alamat Negeri Kesatuannya.
Cita-cita ini berpotensi bertentangan dengan sasaran iklim antarabangsa. Kesatuan Eropah dan Amerika Syarikat bertujuan untuk mencapai pelepasan karbon sifar bersih menjelang tahun 2030 dan pelepasan sifar bersih menjelang tahun 2050. Apabila industri semikonduktor berkembang, begitu juga pelepasan karbonnya.
Namun, di bawah tekanan dari para pelabur dan pengeluar elektronik yang ingin melaporkan rantaian bekalan yang lebih hijau kepada pelanggan, perniagaan semikonduktor telah meningkatkan tindakannya untuk mengatasi dampak iklimnya.
& quot; Baru-baru ini, saya' mula melihat kesan kita terhadap alam sekitar benar-benar berada di barisan hadapan," kata Sohini Dasgupta, jurutera reka bentuk utama di On Semiconductor.
Pengurus dana semakin mempromosikan" dana hijau" kerana pelabur bertanya lebih banyak soalan mengenai syarikat' kesan persekitaran, sosial dan tadbir urus (ESG), kata Mark Li, penganalisis semikonduktor di Bernstein, sebuah firma pelaburan." Dalam tiga tahun terakhir, pelaburan ESG menjadi lebih lantang," katanya, sambil menambah bahawa ini akhirnya akan mengubah cara syarikat berkelakuan.
Ketersediaan tenaga boleh diperbaharui yang lebih besar adalah membantu pembuat chip mengurangkan pelepasan karbon. Intel telah berjanji untuk mendapatkan 100 peratus tenaganya dari sumber yang boleh diperbaharui pada tahun 2030, seperti juga TSMC, tetapi dengan tarikh akhir 2050.
Penggunaan tenaga menyumbang 62 peratus pelepasan TSMC&# 39, menurut jurucakap TSMC, Nina Kao. Syarikat tahun lalu menandatangani perjanjian dengan tenaga Denmark? Rsted telah menandatangani perjanjian 20 tahun dari? Rsted membeli semua tenaga untuk ladang angin luar pesisir 920 megawatt yang dibina di Selat Taiwan.
Perjanjian itu, yang digambarkan sebagai perjanjian pembelian tenaga boleh diperbaharui terbesar di dunia &, adalah baik untuk TSMC, kata Shashi Barla, penganalisis tenaga boleh diperbaharui di perunding tenaga Wood Mackenzie. Selain memastikan elektrik bersih, ia membayar kos borong dan menghilangkan kejutan harga," membunuh dua burung dengan satu batu" ;, katanya.
Clifton Fonstad, seorang profesor kejuruteraan elektrik dan sains komputer di Massachusetts Institute of Technology, mengatakan langkah TSMC&berpotensi mempengaruhi industri dan bahawa" pengeluar lain dapat mengikutinya&petikan ;.
Peter Hanbury, pakar dalam pembuatan semikonduktor di Bain& Syarikat, perunding pengurusan, mengatakan pembuat chip dapat meningkatkan kecekapan fabs mereka selain beralih kepada tenaga yang boleh diperbaharui. Sebuah kilang cip pada dasarnya adalah" gudang besar dengan bilik bersih di dalam" dan" bahagian termudah untuk mengurangkan pelepasan adalah kemudahan itu sendiri," katanya.
Fbs dapat mengatur suhu, kelembapan dan tekanan udara dan air dengan lebih cekap. Mereka dapat menyegmentasikan gudang sehingga satu saluran mempunyai tekanan tinggi dan saluran lain mempunyai tekanan rendah, menggunakan lebih sedikit tenaga daripada menjaga seluruh gudang berada dalam tekanan tinggi.
Mereka dapat menangkap lebih banyak data dan menggunakan pembelajaran mesin untuk mematikan alat ketika tidak digunakan, kata Huili Grace Xing, seorang profesor kejuruteraan di Cornell Who yang mengerjakan bahan semikonduktor.
Terdapat juga inovasi yang bertujuan untuk menangani bahan paling kotor yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor. Industri cip menggunakan gas yang berbeza dalam proses pembuatannya, yang mana banyak mempunyai kesan yang besar terhadap iklim.
TSMC mengatakan telah memasang alat pembersih dan kemudahan lain untuk menangani pelepasan tersebut. Tetapi pendekatan lain adalah dengan menggantikan" kotor" gas pembersih yang digunakan untuk membersihkan alat ketepatan yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor, kata Michael Pitloff, jurutera kimia di Solvay Speciality Chemicals yang bekerja pada gas semikonduktor.
Dalam ujian industri dengan kira-kira setengah lusin pelanggan pembuat chip selama enam tahun terakhir, Pitloff berkata, dia dan pasukannya telah menggantikan gas kotor dengan" cleaner" fluor, yang mempunyai kesan pemanasan global yang lebih rendah.
Syarikat-syarikat lain bertujuan untuk membuat corak pada wafer dan membersihkan permukaan wafer gas - bahan lembaran nipis yang digunakan untuk membuat semikonduktor. Sebagai contoh, Air Liquide, sebuah syarikat gas industri yang berpusat di Paris, telah mencadangkan pelbagai gas etsa alternatif yang mempunyai kesan yang lebih kecil terhadap pemanasan global.
Tetapi menggantikan gas akan menjadi cabaran: Setelah fabs dihidupkan dan berfungsi, apa sahaja yang menyentuh wafer silikon, seperti gas etsa, sukar diubah, kata Hanbury. Proses ini memerlukan ketelitian yang tinggi. Fab mesti meletakkan sehingga 100 juta transistor pada wafer berukuran setem, dan mereka perlu melakukannya dengan sempurna. Memerlukan empat hingga lima tahun untuk membuat rumus untuk membuat formula, kata Hanbury, dan" setelah anda menetapkannya, pada dasarnya anda tidak mahu mengubahnya."
Beberapa pakar percaya pembuat cip akan mula mengubah proses mereka untuk memperkenalkan gas yang lebih mesra alam, terutama jika syarikat besar mengambil tindakan."" Sekiranya TSMC beralih, saya' saya yakin yang lain akan," Fonstad berkata. Sekiranya TSMC tidak berbuat demikian, maka pengeluar lain mungkin berbalik dan membuktikan bahawa mereka lebih baik daripada TSMC."
Bagi beberapa pemerhati industri cip, tekad untuk membersihkannya nampak nyata. Li berkata permintaan besar untuk kerepek hanya akan membantu industri semikonduktor mencapai matlamat pembangunan lestari.
Mereka mempunyai margin yang tinggi dan menghasilkan banyak wang. Oleh itu, walaupun semua ukuran karbon hijau ini mempunyai kos, mereka dapat membelinya. Dan semakin banyak pelanggan bersedia membayar lebih banyak untuk peralatan yang lebih hijau," katanya.